[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2020153346A1 - 熱伝導性シートの製造方法 - Google Patents

熱伝導性シートの製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2020153346A1
WO2020153346A1 PCT/JP2020/001907 JP2020001907W WO2020153346A1 WO 2020153346 A1 WO2020153346 A1 WO 2020153346A1 JP 2020001907 W JP2020001907 W JP 2020001907W WO 2020153346 A1 WO2020153346 A1 WO 2020153346A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
heat conductive
sheet
silicone resin
molded body
conductive sheet
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/001907
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佑介 久保
荒巻 慶輔
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デクセリアルズ株式会社 filed Critical デクセリアルズ株式会社
Priority to US17/424,596 priority Critical patent/US11597196B2/en
Priority to CN202080010270.4A priority patent/CN113348077A/zh
Priority to KR1020217022898A priority patent/KR20210105952A/ko
Publication of WO2020153346A1 publication Critical patent/WO2020153346A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • B32B37/18Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only
    • B32B37/182Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only one or more of the layers being plastic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3737Organic materials with or without a thermoconductive filler
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/58Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/283Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polysiloxanes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • B32B27/285Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42 comprising polyethers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/26Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with at least one layer which influences the bonding during the lamination process, e.g. release layers or pressure equalising layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/027Thermal properties
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2307/00Use of elements other than metals as reinforcement
    • B29K2307/04Carbon
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0012Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular thermal properties
    • B29K2995/0013Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29LINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2007/00Flat articles, e.g. films or sheets
    • B29L2007/002Panels; Plates; Sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/033 layers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00Layers arrangement
    • B32B2250/24All layers being polymeric
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10Inorganic fibres
    • B32B2262/103Metal fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10Inorganic fibres
    • B32B2262/105Ceramic fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10Inorganic fibres
    • B32B2262/106Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/30Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
    • B32B2307/302Conductive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70Other properties
    • B32B2307/732Dimensional properties
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2457/00Electrical equipment
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/06Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes composite, e.g. polymers with fillers or fibres
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/373Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
    • H01L23/3733Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling

Definitions

  • the present technology relates to a method of manufacturing a heat conductive sheet that is attached to an electronic component or the like to improve its heat dissipation.
  • heat sources for example, various devices such as LSI, CPU, transistor, and LED
  • heat sinks for example, heat radiation fan, heat radiation plate
  • heat conductive sheet those formed by slicing a cured product obtained by curing a heat conductive resin composition obtained by blending a heat conductive filler such as an inorganic filler into a polymer matrix into a sheet shape are widely used. It is used.
  • a thin and high heat conductive sheet is desired in order to reduce the thermal resistance between various heat sources and heat dissipation members.
  • the heat conductive sheet may be required to have tackiness (adhesiveness) from the viewpoint of handling such as being attached to an adherend, but the heat conductive sheet is obtained by slicing a cured product of the heat conductive resin composition.
  • the method of manufacturing the method has a problem that the surface of the heat conductive sheet formed by slicing does not have tackiness.
  • the heat conductive sheet obtained by forming the heat conductive resin composition by changing the ratio of the silicone agent A and agent B is sandwiched between a press or a PET film and allowed to stand to allow the components that do not contribute to the reaction to bleed.
  • a technique for facilitating attachment to an adherend for example, Patent Documents 1 and 2).
  • the present technology aims to provide a method for manufacturing a heat conductive sheet having tackiness on the sheet surface and improved handling.
  • a method for producing a heat conductive sheet according to the present technology includes a step of forming a heat conductive molded body sheet containing a fibrous heat conductive filler, and the molded body.
  • a step of laminating the silicone resin side of a silicone resin film having a silicone resin laminated on a support to at least one surface of the sheet, transferring the silicone resin to the molded body sheet, and laminating a silicone resin layer is included.
  • the molded sheet has a change in thermal resistance of 0.5° C. ⁇ cm 2 /W or less due to the transfer of the silicone resin film.
  • the heat conductive sheet has a tack property due to the pressure-sensitive adhesive layer, and since the silicone resin layer is formed on the sheet body, the release film resulting from bleeding of the uncured component of the binder resin The peelability does not cause any problem, and the handleability is good. Further, the heat conductive sheet to which the present technology is applied does not have a problem of long-term reliability due to excessive flexibility.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a heat conductive sheet to which the present technology is applied.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of a step of slicing the heat conductive molded body.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a step of transferring a silicone resin to one surface of a molded body sheet.
  • FIG. 4 is a sectional view showing an example of a semiconductor device.
  • the manufacturing method of the heat conductive sheet to which the present technology is applied includes a step (step A) of forming a heat conductive molded body sheet containing a fibrous heat conductive filler, and at least the molded body sheet.
  • the molded sheet has a thermal resistance change of 0.5° C. ⁇ cm 2 /W or less due to the transfer of the silicone resin film.
  • the heat conductive sheet produced by the present technology has a tackiness due to the silicone resin layer, and since the silicone resin layer is formed on the sheet body, the release film due to bleeding of the uncured component of the polymer matrix component.
  • the peelability does not cause any problem, and the handleability is good.
  • the heat conductive sheet manufactured by the present technology does not have a problem of long-term reliability due to excessive flexibility. Further, the heat conductive sheet manufactured by the present technology can suppress the increase in heat resistance and maintain the heat transfer efficiency even though the heat conductive sheet includes the silicone resin layer that imparts tackiness.
  • the thickness of the silicone resin layer is preferably 12 ⁇ m or less when laminated on only one surface of the molded sheet. Further, when the silicone resin layer is laminated on both sides of the molded sheet, the total thickness of the silicone resin layers on both sides is preferably 12 ⁇ m or less. On the other hand, when the thickness of the silicone resin layer laminated on only one surface of the molded sheet or the total thickness of the silicone resin layers laminated on both surfaces of the molded sheet exceeds 12 ⁇ m, the thermal resistance increases and the thermal conductivity increases. May worsen.
  • the thickness of the silicone resin layer laminated only on one surface of the molded body sheet and the total thickness of the silicone resin layer laminated on both surfaces of the molded body sheet are 2 ⁇ m or more in order to sufficiently develop tackiness. More preferably.
  • the silicone resin layer is preferably transferred to one surface of the molded body sheet, and the other surface of the molded body sheet is preferably non-adhesive. Since the heat conductive sheet has adhesiveness on one surface and non-adhesiveness on the other surface, the handleability can be improved and the increase in thermal resistivity can be further suppressed.
  • the molded sheet is a step of molding a thermally conductive resin composition containing a fibrous thermally conductive filler in a polymer matrix component into a predetermined shape and curing it to form a thermally conductive molded body, It can be formed by a step of slicing the heat conductive molded body into a sheet.
  • the polymer matrix component constituting the molded sheet is a liquid silicone component and the heat conductive filler is carbon fiber.
  • FIG. 1 shows a heat conductive sheet 1 manufactured by the present technology.
  • the heat conductive sheet 1 has a sheet body 2 obtained by curing a polymer matrix component containing at least a fibrous heat conductive filler, and a silicone resin layer 5 is formed on at least one surface of the sheet body 2. ing.
  • the tackiness (adhesiveness) of the front surface 2a and the back surface 2b is reduced or eliminated.
  • the reduction or disappearance of tackiness means that tackiness is lowered to such an extent that the person does not feel tackiness when touched, whereby the heat conductive sheet 1 is easy to handle and work. Is improved.
  • the heat conductive sheet 1 may be covered with a heat conductive filler exposed on the front and back surfaces 2a and 2b by exuding a small amount of the uncured component of the polymer matrix component from the sheet main body 2.
  • the seat body 2 does not exhibit tackiness.
  • the tackiness of the heat conductive sheet 1 is realized by the silicone resin layer 5 formed on the sheet body 2.
  • the polymer matrix component that constitutes the sheet body 2 is a polymer component that serves as a base material of the heat conductive sheet 1.
  • the type is not particularly limited, and a known polymer matrix component can be appropriately selected.
  • one of the polymer matrix components is a thermosetting polymer.
  • thermosetting polymer examples include crosslinked rubber, epoxy resin, polyimide resin, bismaleimide resin, benzocyclobutene resin, phenol resin, unsaturated polyester, diallyl phthalate resin, silicone resin, polyurethane, polyimide silicone, and thermosetting type.
  • thermosetting polymer examples include polyphenylene ether and thermosetting modified polyphenylene ether. These may be used alone or in combination of two or more.
  • crosslinked rubber examples include natural rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, butyl rubber, halogenated butyl rubber, and fluorine.
  • examples thereof include rubber, urethane rubber, acrylic rubber, polyisobutylene rubber and silicone rubber. These may be used alone or in combination of two or more.
  • thermosetting polymers it is preferable to use a silicone resin from the viewpoints of excellent moldability and weather resistance, as well as adhesion and conformability to electronic parts.
  • the silicone resin is not particularly limited, and the type of silicone resin can be appropriately selected according to the purpose.
  • the silicone resin is preferably a silicone resin composed of a main component of liquid silicone gel and a curing agent.
  • a silicone resin include an addition reaction type liquid silicone resin and a heat vulcanizable millable type silicone resin using a peroxide for vulcanization.
  • the addition reaction type liquid silicone resin is particularly preferable as the heat dissipation member of the electronic device, because adhesion between the heat generating surface of the electronic component and the heat sink surface is required.
  • addition reaction type liquid silicone resin it is preferable to use a two-component addition reaction type silicone resin having a vinyl group-containing polyorganosiloxane as a main agent and a Si—H group-containing polyorganosiloxane as a curing agent. ..
  • the liquid silicone component has a silicone A liquid component as a main component and a silicone B liquid component containing a curing agent, and the silicone A liquid component and the silicone B liquid component are mixed in a predetermined ratio.
  • the mixing ratio of the silicone A liquid component and the silicone B liquid component can be appropriately adjusted, but it imparts flexibility to the sheet body 2 and the surface matrix 2a, 2b of the sheet body 2 is not uncured by the pressing process. It is preferable that the components do not excessively bleed and non-adhesiveness is imparted to the surface of the sheet body 2 to improve the handling property.
  • the content of the polymer matrix component in the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but it secures the moldability of the sheet, the adhesion of the sheet, and the like. From the viewpoint, it is preferably about 15% by volume to 50% by volume, and more preferably 20% by volume to 45% by volume.
  • the fibrous heat-conductive filler contained in the heat-conductive sheet 1 is a component for improving the heat conductivity of the sheet.
  • the kind of the heat conductive filler is not particularly limited as long as it is a fibrous material having high heat conductivity, but it is preferable to use carbon fiber from the viewpoint of obtaining higher heat conductivity.
  • thermally conductive filler one kind may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used. Further, when using two or more kinds of heat conductive filler, both may be a fibrous heat conductive filler, or a fibrous heat conductive filler and a different shape of heat conductive filler. You may mix and use with a filler.
  • the thermally conductive filler having another shape include metals such as silver, copper and aluminum, ceramics such as alumina, aluminum nitride, silicon carbide and graphite.
  • the kind of the carbon fiber is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose.
  • pitch type PAN type
  • graphitized PBO fiber arc discharge method, laser evaporation method, CVD method (chemical vapor deposition method), CCVD method (catalytic chemical vapor deposition method), etc.
  • CVD method chemical vapor deposition method
  • CCVD method catalytic chemical vapor deposition method
  • carbon fibers obtained by graphitizing PBO fibers and pitch-based carbon fibers are more preferable because high thermal conductivity can be obtained.
  • the carbon fiber may be used by partially or entirely surface-treating it, if necessary.
  • the surface treatment include oxidation treatment, nitriding treatment, nitration, sulfonation, or a functional group introduced on the surface by these treatments or the surface of carbon fiber to which a metal, a metal compound, an organic compound or the like is attached or Examples of the processing include binding.
  • the functional group include a hydroxyl group, a carboxyl group, a carbonyl group, a nitro group, and an amino group.
  • the average fiber length (average major axis length) of the carbon fibers can be appropriately selected without any limitation, but it is in the range of 50 ⁇ m to 300 ⁇ m from the viewpoint of surely obtaining high thermal conductivity. Is more preferable, the range of 75 ⁇ m to 275 ⁇ m is more preferable, and the range of 90 ⁇ m to 250 ⁇ m is particularly preferable.
  • the average fiber diameter (average minor axis length) of the carbon fibers is not particularly limited and may be appropriately selected, but is in the range of 4 ⁇ m to 20 ⁇ m from the viewpoint of reliably obtaining high thermal conductivity. It is preferable that the thickness is in the range of 5 ⁇ m to 14 ⁇ m.
  • the aspect ratio (average major axis length/average minor axis length) of the carbon fibers is preferably 8 or more, and more preferably 9 to 30 from the viewpoint of reliably obtaining high thermal conductivity. .. If the aspect ratio is less than 8, the fiber length (major axis length) of the carbon fibers may be short, and the thermal conductivity may decrease. On the other hand, if it exceeds 30, the heat conductive sheet 1 has In that case, the dispersibility may deteriorate, so that sufficient thermal conductivity may not be obtained.
  • the average major axis length and the average minor axis length of the carbon fibers can be measured by, for example, a microscope, a scanning electron microscope (SEM), etc., and an average can be calculated from a plurality of samples.
  • SEM scanning electron microscope
  • the content of the fibrous heat conductive filler in the heat conductive sheet 1 is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose, but is 4% by volume to 40% by volume. Is preferable, and more preferably 5% by volume to 35% by volume. If the content is less than 4% by volume, it may be difficult to obtain a sufficiently low heat resistance, and if it exceeds 40% by volume, the moldability of the heat conductive sheet 1 and the fibrous heat may be increased. It may affect the orientation of the conductive filler.
  • the content of the heat conductive filler containing the fibrous heat conductive filler in the heat conductive sheet 1 is preferably 15% by volume to 75% by volume.
  • the fibrous heat conductive filler is exposed on the front and back surfaces 2a and 2b of the sheet body 2, and is in thermal contact with a heat source such as an electronic component or a heat dissipation member such as a heat sink.
  • a heat source such as an electronic component or a heat dissipation member such as a heat sink.
  • the heat-conductive sheet 1 has a fiber shape when mounted on an electronic component or the like. It is possible to reduce the contact thermal resistance between the heat conductive filler and the electronic component or the like.
  • the heat conductive sheet 1 may further contain an inorganic filler as a heat conductive filler.
  • an inorganic filler By containing the inorganic filler, the thermal conductivity of the thermal conductive sheet 1 can be further enhanced and the strength of the sheet can be improved.
  • the shape, material, average particle size, etc. of the inorganic filler are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples of the shape include a spherical shape, an elliptic spherical shape, a lump shape, a granular shape, a flat shape, and a needle shape. Among these, spherical shape and elliptical shape are preferable from the viewpoint of filling property, and spherical shape is particularly preferable.
  • Examples of the material of the inorganic filler include aluminum nitride (aluminum nitride: AlN), silica, alumina (aluminum oxide), boron nitride, titania, glass, zinc oxide, silicon carbide, silicon (silicon), silicon oxide, metal particles. Etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, alumina, boron nitride, aluminum nitride, zinc oxide and silica are preferable, and alumina and aluminum nitride are particularly preferable from the viewpoint of thermal conductivity.
  • the inorganic filler may be surface-treated.
  • the inorganic filler is treated with a coupling agent as the surface treatment, the dispersibility of the inorganic filler is improved and the flexibility of the heat conductive sheet 1 is improved.
  • the average particle diameter of the inorganic filler can be appropriately selected according to the type of inorganic material.
  • the average particle diameter thereof is preferably 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 1 ⁇ m to 5 ⁇ m, and particularly preferably 4 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the average particle diameter is less than 1 ⁇ m, the viscosity is increased, and mixing may be difficult.
  • the average particle size exceeds 10 ⁇ m, the thermal resistance of the heat conductive sheet 1 may increase.
  • the average particle size thereof is preferably 0.3 ⁇ m to 6.0 ⁇ m, more preferably 0.3 ⁇ m to 2.0 ⁇ m, and 0.5 ⁇ m to 1. Particularly preferably, it is 5 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.3 ⁇ m, the viscosity may be increased and mixing may be difficult, and if it exceeds 6.0 ⁇ m, the thermal resistance of the heat conductive sheet 1 may be increased.
  • the average particle size of the inorganic filler can be measured by, for example, a particle size distribution meter or a scanning electron microscope (SEM).
  • the heat conductive sheet 1 may appropriately contain other components in addition to the above-described polymer matrix component, fibrous heat conductive filler, and appropriately contained inorganic filler, depending on the purpose.
  • Other components include, for example, magnetic metal powder, thixotropic agent, dispersant, curing accelerator, retarder, slight tackifier, plasticizer, flame retardant, antioxidant, stabilizer, colorant and the like.
  • the electromagnetic wave absorption performance may be imparted to the heat conductive sheet 1 by adjusting the content of the magnetic metal powder.
  • silicone resin layer 5 The silicone resin layer 5 transferred to at least one surface of the sheet body 2 imparts tackiness to at least one surface of the heat conductive sheet 1.
  • the silicone resin layer 5 is formed on the back surface 2b of the sheet body 2, and the silicone resin layer 5 is not formed on the surface 2a.
  • the surface 2a of the sheet body 2 on which the silicone resin layer 5 is not formed is given non-adhesiveness, and the handling property is improved.
  • the silicone resin suitable as a polymer matrix component constituting the sheet body 2 can be used. That is, examples of the silicone resin that constitutes the silicone resin layer 5 include an addition reaction type liquid silicone resin and a heat vulcanizable millable type silicone resin that uses a peroxide for vulcanization. Among these, the addition reaction type liquid silicone resin is particularly preferable as the heat dissipation member of the electronic device, because adhesion between the heat generating surface of the electronic component and the heat sink surface is required.
  • addition reaction type liquid silicone resin a two-component addition reaction type silicone resin having a vinyl group-containing polyorganosiloxane as a main agent and a Si—H group-containing polyorganosiloxane as a curing agent is used. Is preferred.
  • the liquid silicone component has a silicone A liquid component as a main component and a silicone B liquid component containing a curing agent, and the silicone A liquid component and the silicone B liquid component are mixed in a predetermined ratio.
  • the sheet body 2 has a change in thermal resistance of 0.5° C. ⁇ cm 2 /W or less due to the transfer of the silicone resin film, and can suppress an increase in thermal resistance and maintain heat conduction efficiency. Therefore, the silicone resin layer 5 preferably has a thickness of 12 ⁇ m or less. On the other hand, if the thickness of the silicone resin layer exceeds 12 ⁇ m, the thermal resistance may increase and the thermal conductivity may deteriorate. In addition, the silicone resin layer 5 preferably has a thickness of 2 ⁇ m or more in order to sufficiently exhibit tackiness on the sheet surface.
  • the silicone resin layer 5 is preferably transferred onto one surface of the sheet body 2, and the other surface of the sheet body 2 is preferably non-adhesive. Since the heat conductive sheet has adhesiveness on one surface and non-adhesiveness on the other surface, the handleability can be improved and the increase in thermal resistivity can be further suppressed.
  • the silicone resin layer 5 may be transferred to both sides of the sheet body 2.
  • the total thickness of the silicone resin layers 5 laminated on both sides of the sheet body 2 is preferably 12 ⁇ m or less. The method for forming the silicone resin layer 5 will be described in detail later.
  • the manufacturing process of the heat conductive sheet 1 to which the present technology is applied includes a step of forming a heat conductive molded body sheet containing a fibrous heat conductive filler (step A), and a step of forming the molded body sheet.
  • a step of sticking the silicone resin side of a silicone resin film in which a silicone resin is laminated on a support to at least one surface, transferring the silicone resin to the molded body sheet, and forming a silicone resin layer (step B) Have.
  • step A a heat conductive molded sheet containing a fibrous heat conductive filler is formed.
  • the molded sheet is a step of molding a heat conductive resin composition containing a fibrous heat conductive filler in a polymer matrix component into a predetermined shape and curing it to form a heat conductive molded body (step A1) and the step of slicing the heat conductive molded body into a sheet (step A2).
  • step A1 the above-mentioned polymer matrix component, fibrous heat conductive filler, inorganic filler appropriately contained, and other components are blended to prepare a heat conductive resin composition.
  • the procedure of mixing and preparing each component is not particularly limited, and for example, a polymer matrix component is added with a fibrous heat conductive filler, an inorganic filler, a magnetic metal powder, and other components, and mixed. By doing so, the thermally conductive resin composition is prepared.
  • the fibrous heat conductive filler such as carbon fiber is oriented in one direction.
  • the method for orienting the filler is not particularly limited as long as it can be oriented in one direction. For example, by extruding or press-fitting the heat conductive resin composition under high shear into a hollow mold, the fibrous heat conductive filler can be oriented in one direction relatively easily.
  • the orientation of the fibrous thermally conductive filler is the same (within ⁇ 10°).
  • an extrusion molding method or a mold molding method As a method of extruding or press-fitting the heat conductive resin composition into the hollow mold described above under a high shearing force, specifically, an extrusion molding method or a mold molding method can be mentioned.
  • the extrusion molding method when the heat conductive resin composition is extruded from a die, or in the mold molding method, when the heat conductive resin composition is pressed into a mold, the heat conductive resin composition is It flows and the fibrous thermally conductive filler is oriented along the flow direction. At this time, if a slit is attached to the tip of the die, the fibrous heat conductive filler is more easily oriented.
  • the heat conductive resin composition extruded or press-fitted into a hollow mold is molded into a block shape according to the shape and size of the mold, and maintains the orientation state of the fibrous heat conductive filler.
  • the heat conductive molded body is formed.
  • the heat conductive molded body refers to a base material (molded body) for cutting out a sheet, which is a source of the heat conductive sheet 1 obtained by cutting into a predetermined size.
  • the size and shape of the hollow mold and the heat conductive molded body can be determined according to the required size and shape of the heat conductive sheet 1.
  • the vertical size of the cross section is 0.5 cm to
  • a rectangular parallelepiped having a width of 15 cm and a horizontal size of 0.5 cm to 15 cm can be mentioned.
  • the length of the rectangular parallelepiped may be determined as needed.
  • the method and conditions for curing the polymer matrix component can be changed according to the type of polymer matrix component.
  • the curing temperature in thermosetting can be adjusted.
  • the thermosetting resin contains a main component of liquid silicone gel and a curing agent, it is preferable to perform curing at a curing temperature of 80°C to 120°C.
  • the curing time in heat curing is not particularly limited, but can be 1 hour to 10 hours.
  • step A2 as shown in FIG. 2, the heat conductive molded body 6 is sliced into a sheet to form a molded body sheet 7.
  • the heat conductive molded body 6 is cut into a sheet shape at an angle of 0° to 90° with respect to the major axis direction of the oriented fibrous heat conductive filler.
  • the fibrous thermally conductive filler is oriented in the thickness direction of the sheet body 2.
  • cutting of the heat conductive molded body 6 is performed using a slicing device.
  • the slicing device is not particularly limited as long as it is a means capable of cutting the heat conductive molded body 6, and a known slicing device can be appropriately used.
  • a known slicing device can be appropriately used.
  • an ultrasonic cutter, a planer or the like can be used.
  • the slice thickness of the heat conductive molded body 6 becomes the thickness of the sheet body 2 of the heat conductive sheet 1, and can be set appropriately according to the use of the heat conductive sheet 1, and is, for example, 0.5 to 3.0 mm. is there.
  • a plurality of molded body sheets 7 may be cut into small pieces by making cuts in the molded body sheet 7 cut from the heat conductive molded body 6.
  • this step A includes a step (step A3) of smoothing the surface of the sheet body 2 by pressing the molded body sheet 7 after step A2 and before step B, if necessary.
  • a release film is attached to both surfaces of the molded sheet 7 and pressed to smooth the sheet surface and to expose the sheet surface by the uncured component of the polymer matrix component. Coat the agent.
  • the heat conductive sheet 1 reduces unevenness on the surface of the sheet, allows the silicone resin layer 5 to be transferred evenly in the step B, improves the adhesiveness with the heat source and the heat radiating member, and reduces the load on a light load. Interfacial contact resistance can be reduced and heat transfer efficiency can be improved.
  • the pressing can be performed using, for example, a pair of pressing devices including a flat plate and a press head having a flat surface. Moreover, you may press using a pinch roll.
  • the pressure at the time of pressing is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but if it is too low, the thermal resistance tends to be the same as when not pressing, and if it is too high, the sheet stretches. Since there is a tendency, the pressure range of 0.1 MPa to 100 MPa is preferable, and the pressure range of 0.5 MPa to 95 MPa is more preferable.
  • a PET film is used as the release film attached to both sides of the molded sheet 7.
  • the release film may be subjected to a release treatment on the surface of the molded body sheet 7 to which the release film is attached.
  • the molded body sheet 7 is subjected to the step B of forming the silicone resin layer 5 after the release film is peeled off.
  • step B as shown in FIG. 3, the silicone resin 12 side of the silicone resin film 10 in which the silicone resin 12 is laminated on the support 11 is attached to at least one surface of the molded sheet 7 to form a molded sheet.
  • the silicone resin 12 is transferred to 7 to form a silicone resin layer.
  • the support 11 that supports the silicone resin 12 is a plastic film, and for example, a PET film is used. In addition, the support 11 may be subjected to a peeling treatment on the surface on which the silicone resin 12 is laminated.
  • the silicone resin film 10 can be formed by applying a silicone resin such as the above-mentioned two-component addition reaction type silicone resin to the support 11.
  • the silicone resin 12 is preferably laminated on the support 11 with a thickness of 12 ⁇ m or less by controlling the discharge amount of a dispenser, the transport speed of the support 11, and the like.
  • the molded body sheet 7 has a thermal resistance change of 0.5° C. ⁇ cm 2 /W or less due to the transfer of the silicone resin film 10, and can suppress an increase in thermal resistance and maintain heat conduction efficiency. it can.
  • the silicone resin 12 is more preferably laminated in a thickness of 2 ⁇ m or more in order to sufficiently exhibit tackiness on the surface of the molded body sheet 7.
  • the silicone resin film 10 is formed by adhering the silicone resin coated side to one surface of the molded body sheet 7 to form a film laminate.
  • release films are attached to both surfaces of this film laminate, and heated and pressed under predetermined heat and pressure conditions (for example, pressure: 0.5 MPa, temperature: 87° C., time: 3 minutes).
  • the silicone resin is transferred to the molded body sheet 7 to form a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • the heat conductive sheet 1 in which the silicone resin layer 5 is laminated on the sheet body 2 is obtained.
  • the heat conductive sheet 1 is mounted inside an electronic component such as a semiconductor device or various electronic devices, for example. At this time, since the tackiness of the heat conductive sheet 1 is reduced or eliminated on the surface of the sheet body 2 or the support 11 is attached, the heat conductive sheet 1 is excellent in handleability and has a silicone resin layer 5 on one surface. Since it is transferred, it has tackiness and excellent workability.
  • the heat conductive sheet 1 is mounted on a semiconductor device 50 incorporated in various electronic devices, for example, as shown in FIG. 4, and is sandwiched between a heat source and a heat radiating member.
  • a semiconductor device 50 shown in FIG. 4 includes at least an electronic component 51, a heat spreader 52, and a heat conductive sheet 1, and the heat conductive sheet 1 is sandwiched between the heat spreader 52 and the electronic component 51.
  • the semiconductor device 50 has a high heat dissipation property and also has an excellent electromagnetic wave suppressing effect depending on the content of the magnetic metal powder in the sheet body 2.
  • the electronic component 51 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, and examples thereof include various semiconductor elements such as CPU, MPU, graphic operation element, image sensor, antenna element, and battery.
  • the heat spreader 52 is not particularly limited as long as it is a member that radiates the heat generated by the electronic component 51, and can be appropriately selected according to the purpose.
  • the heat conductive sheet 1 is sandwiched between the heat spreader 52 and the electronic component 51.
  • the heat conductive sheet 1 is sandwiched between the heat spreader 52 and the heat sink 53 to form a heat dissipation member that dissipates the heat of the electronic component 51 together with the heat spreader 52.
  • the mounting location of the heat conductive sheet 1 is not limited to the space between the heat spreader 52 and the electronic component 51 or the space between the heat spreader 52 and the heat sink 53, but can be appropriately selected according to the configuration of the electronic device or the semiconductor device. is there.
  • the heat dissipating member may be one that conducts heat generated from a heat source and dissipates it to the outside.
  • a heat radiator, a cooler, a die pad, a printed circuit board, a cooling fan. A Peltier element, a heat pipe, a metal cover, a case, and the like.
  • two-liquid type addition reaction type liquid silicone was subjected to coupling treatment with a silane coupling agent in an amount of 23% by volume of aluminum nitride particles having an average particle size of 1 ⁇ m, 20% by volume of alumina particles having an average particle size of 5 ⁇ m, and a fibrous shape. 22% by volume of pitch-based carbon fibers having an average fiber length of 150 ⁇ m were mixed as a filler to prepare a silicone composition (heat conductive resin composition).
  • the two-component addition reaction type liquid silicone resin one containing organopolysiloxane as a main component is used, and the compounding ratio of the silicone agent A and agent B is 17.5 vol%: 17.5 vol%. Compound.
  • the obtained silicone composition is extruded into a hollow quadrangular metal mold (50 mm ⁇ 50 mm) on which a film that has been subjected to a peeling treatment is attached, and then extrusion-molded to form a 50 mm ⁇ silicone molded body, followed by an oven. Was heated at 100° C. for 6 hours to obtain a silicone cured product (heat conductive molded product).
  • the release-treated film was peeled off and cut into a sheet with a slicer to a thickness of 0.5 mm.
  • the molded sheet obtained by slicing was processed under the conditions of the following examples and comparative examples to obtain a heat conductive sheet.
  • thermal resistance [° C. ⁇ cm 2 /W] of the thermally conductive sheet externally processed to 20 mm ⁇ was measured by a method according to ASTM-D5470 under a load of 1 kgf/cm 2 .
  • Example 1 Two-part addition reaction type liquid silicone was applied on the peeled PET to obtain a silicone resin film in which a silicone resin having a thickness of 2 ⁇ m was laminated. A silicone resin film was attached to one surface of the molded sheet obtained by slicing to form a film laminate. The film laminate was sandwiched between release-treated PET films and pressed under the conditions of a pressure of 0.5 MPa, a temperature of 87° C., and a time of 3 minutes. After pressing, the PET film was peeled off to obtain a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • Example 2 A two-component addition reaction type liquid silicone was applied on the peeled PET to obtain a silicone resin film in which a silicone resin having a thickness of 5 ⁇ m was laminated. A silicone resin film was attached to one surface of the molded sheet obtained by slicing to form a film laminate. The film laminate was sandwiched between release-treated PET films and pressed under the conditions of a pressure of 0.5 MPa, a temperature of 87° C., and a time of 3 minutes. After pressing, the PET film was peeled off to obtain a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • Example 3 Two-part addition reaction type liquid silicone was applied on the peeled PET to obtain a silicone resin film in which a silicone resin having a thickness of 10 ⁇ m was laminated. A silicone resin film was attached to one surface of the molded sheet obtained by slicing to form a film laminate. The film laminate was sandwiched between release-treated PET films and pressed under the conditions of a pressure of 0.5 MPa, a temperature of 87° C., and a time of 3 minutes. After pressing, the PET film was peeled off to obtain a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • Example 4 A two-component addition reaction type liquid silicone was applied on the peeled PET to obtain a silicone resin film in which a silicone resin having a thickness of 5 ⁇ m was laminated. A silicone resin film was attached to both surfaces of the molded sheet obtained by slicing to form a film laminate. The film laminate was sandwiched between release-treated PET films and pressed under the conditions of a pressure of 0.5 MPa, a temperature of 87° C., and a time of 3 minutes. After pressing, the PET film was peeled off to obtain a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • Example 5 Two-part addition reaction type liquid silicone was applied on the release PET to obtain a silicone resin film in which a silicone resin having a thickness of 1 ⁇ m was laminated. A silicone resin film was attached to one surface of the molded sheet obtained by slicing to form a film laminate. The film laminate was sandwiched between release-treated PET films and pressed under the conditions of a pressure of 0.5 MPa, a temperature of 87° C., and a time of 3 minutes. After pressing, the PET film was peeled off to obtain a heat conductive sheet with a silicone resin film.
  • the thermally conductive sheet according to Example 1-5 in which a silicone resin having a thickness or total thickness of 12 ⁇ m or less (1-10 ⁇ m) was transferred to one surface or both surfaces of the molded sheet had tackiness.
  • a slight tack property could be imparted, and an increase in thermal resistance based on the thermally conductive sheet according to Comparative Example 1 to which the silicone resin was not transferred was also suppressed to a low level.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

シート表面にタック性を有し、且つハンドリング性が向上された熱伝導性シートの製造方法を提供する。 繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シート7を形成する工程と、前記成形体シート7の少なくとも一方の面に、支持体11にシリコーン樹脂12が積層されたシリコーン樹脂フィルム10の前記シリコーン樹脂側12を貼付し、前記成形体シート7に前記シリコーン樹脂12を転写し、シリコーン樹脂層5を積層する工程を有し、前記成形体シート7は、前記シリコーン樹脂フィルム10を転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下である。

Description

熱伝導性シートの製造方法
 本技術は、電子部品等に貼り付け、その放熱性を向上させる熱伝導性シートの製造方法に関する。本出願は、日本国において2019年1月25日に出願された日本特許出願番号特願2019-011143を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。
 電子機器の更なる高性能化に伴って、半導体素子等の電子部品の高密度化、高実装化が進んでいる。これに伴って、電子機器を構成する電子部品から発熱する熱をさらに効率よく放熱するために、各種熱源(例えばLSI、CPU、トランジスタ、LED等の各種デバイス)とヒートシンク(例えば放熱ファン、放熱板等)等の放熱部材との間に挟んで用いる熱伝導性シートが提供されている。
 熱伝導性シートとしては、高分子マトリックスに無機フィラー等の熱伝導性充填剤を配合した熱伝導樹脂組成物を成形後に硬化させた硬化物をシート状にスライスすることにより形成されるものが広く使用されている。
特許第5766335号公報 特許第5752299号公報
 このような熱伝導性シートは、各種熱源と放熱部材との間の熱抵抗を下げるために、薄くて熱伝導率が高い熱伝導性シートが望まれている。また、熱伝導性シートには被着体に付着させる等ハンドリングの観点からタック性(粘着性)が要求されることがあるが、熱伝導樹脂組成物の硬化物をスライスして熱伝導性シートを製造する方法では、スライスによって形成した熱伝導性シート表面にはタック性がないという問題があった。
 そこでシリコーンのA剤とB剤の比率を変えて熱伝導樹脂組成物を構成して得た熱伝導性シートを、プレスまたはPETフィルムに挟んで静置することによって反応に寄与しない成分をブリードさせて被着体に付きやすくする技術も開示されている(例えば、特許文献1、2)。
 しかし、シリコーンのA剤比率を大きくすると高い柔軟性を有し、被着体につきやすくなるものの、剥離フィルムから熱伝導性シートを剥がす時に熱伝導性シートが伸びたり、ちぎれてしまったりする等、剥離性に問題が生じる場合がある。また、このような熱伝導性シートは、柔軟性を有することから、一定荷重がかけられる環境においてクリープによる長期信頼性が問題になる可能性があった。
 そこで、本技術は、シート表面にタック性を有し、且つハンドリング性が向上された熱伝導性シートの製造方法を提供することを目的とする。
 上述した課題を解決するために、本技術に係る熱伝導性シートの製造方法は、繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シートを形成する工程と、前記成形体シートの少なくとも一方の面に、支持体にシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムの前記シリコーン樹脂側を貼付し、前記成形体シートに前記シリコーン樹脂を転写し、シリコーン樹脂層を積層する工程を有し、前記成形体シートは、前記シリコーン樹脂フィルムを転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下である。
 本技術によれば、熱伝導性シートは、粘着剤層によるタック性を有し、かつシート本体にシリコーン樹脂層が形成されることからバインダ樹脂の未硬化成分がブリードすることに起因する剥離フィルムからの剥離性が問題とならず、良好なハンドリング性を有する。また、本技術が適用された熱伝導性シートは、過剰な柔軟性に起因する長期信頼性の問題もない。
図1は、本技術が適用された熱伝導性シートの一例を示す断面図である。 図2は、熱伝導性成形体をスライスする工程の一例を示す斜視図である。 図3は、成形体シートの一面にシリコーン樹脂を転着する工程を示す断面図である。 図4は、半導体装置の一例を示す断面図である。
 以下、本技術が適用された熱伝導性シートの製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本技術は、以下の実施形態のみに限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがある。具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
 本技術が適用された熱伝導性シートの製造方法は、繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シートを形成する工程(工程A)と、前記成形体シートの少なくとも一方の面に、支持体にシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムの前記シリコーン樹脂側を貼付し、前記成形体シートに前記シリコーン樹脂を転写し、シリコーン樹脂層を形成する工程(工程B)を有し、成形体シートは、シリコーン樹脂フィルムを転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下とされる。
 本技術により製造された熱伝導性シートは、シリコーン樹脂層によるタック性を有し、かつシート本体にシリコーン樹脂層が形成されることから高分子マトリックス成分の未硬化成分がブリードすることによる剥離フィルムからの剥離性が問題とならず、良好なハンドリング性を有する。また、本技術により製造された熱伝導性シートは、過剰な柔軟性に起因する長期信頼性の問題もない。さらに、本技術により製造された熱伝導性シートは、タック性を付与するシリコーン樹脂層を備えながらも、熱抵抗の上昇を抑え、熱伝導効率を維持することができる。
 シリコーン樹脂層の厚みは、成形体シートの一方の面のみに積層された場合に、12μm以下であることが好ましい。また、シリコーン樹脂層の厚みは、成形体シートの両面に積層された場合、両面のシリコーン樹脂層の総厚みが12μm以下であることが好ましい。一方、成形体シートの一方の面のみに積層されたシリコーン樹脂層の厚みや、成形体シートの両面に積層されたシリコーン樹脂層の総厚みが12μmを越えると熱抵抗が上昇し、熱伝導率が悪化する恐れがある。
 なお、成形体シートの一方の面のみに積層されたシリコーン樹脂層の厚みや、成形体シートの両面に積層されたシリコーン樹脂層の総厚みは、タック性を十分に発現させるために2μm以上とすることがより好ましい。
 また、シリコーン樹脂層は、成形体シートの一方の面に転写されることが好ましく、また、成形体シートの他方の面は非粘着性を有することが好ましい。熱伝導性シートは、一方の面に粘着性を有し、他方の面に非粘着性を備えることでハンドリング性を向上することができ、且つ熱抵抗率の上昇をより抑制することができる。
 成形体シートは、高分子マトリックス成分に繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程と、前記熱伝導性成形体をシート状にスライスする工程により形成することができる。
 本技術により製造された熱伝導性シートは、成形体シートを構成する高分子マトリックス成分が液状シリコーン成分であり、また、熱伝導性充填剤が炭素繊維であることが好ましい。
 [熱伝導性シート]
 図1に本技術により製造された熱伝導性シート1を示す。熱伝導性シート1は、少なくとも繊維状の熱伝導性充填剤を含む高分子マトリックス成分が硬化されてなるシート本体2を有し、シート本体2の少なくとも一方の面にシリコーン樹脂層5が形成されている。
 シート本体2は、表面2a及び裏面2bのタック性(粘着性)が低減、又は消失されている。ここで、タック性が低減、又は消失とは、人が触れたときに粘着性を感じない程度にまでタック性が落ちていることをいい、これにより熱伝導性シート1は、取り扱い性や作業性が向上されている。なお、熱伝導性シート1は、シート本体2より若干の高分子マトリックス成分の未硬化成分が滲み出し、表裏面2a,2bに露出する熱伝導性充填剤を被覆する場合もあるが、これによりシート本体2にタック性が発現することはない。後に詳述するように、熱伝導性シート1のタック性は、シート本体2に成膜されるシリコーン樹脂層5によって実現されている。
 (高分子マトリックス成分)
 シート本体2を構成する高分子マトリックス成分は、熱伝導性シート1の基材となる高分子成分のことである。その種類については、特に限定されず、公知の高分子マトリックス成分を適宜選択することができる。例えば、高分子マトリックス成分の一つとして、熱硬化性ポリマーが挙げられる。
 前記熱硬化性ポリマーとしては、例えば、架橋ゴム、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ジアリルフタレート樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン、ポリイミドシリコーン、熱硬化型ポリフェニレンエーテル、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 なお、前記架橋ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化ポリエチレン、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、ポリイソブチレンゴム、シリコーンゴム等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 また、これら熱硬化性ポリマーの中でも、成形加工性及び耐候性に優れるとともに、電子部品に対する密着性及び追従性の点から、シリコーン樹脂を用いることが好ましい。前記シリコーン樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じてシリコーン樹脂の種類を適宜選択することができる。
 上述した成形加工性、耐候性、密着性等を得る観点からは、前記シリコーン樹脂として、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とから構成されるシリコーン樹脂であることが好ましい。そのようなシリコーン樹脂としては、例えば、付加反応型液状シリコーン樹脂、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーン樹脂が特に好ましい。
 前記付加反応型液状シリコーン樹脂としては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを主剤、Si-H基を有するポリオルガノシロキサンを硬化剤とした、2液性の付加反応型シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。
 ここで、液状シリコーン成分は、主剤となるシリコーンA液成分と硬化剤が含まれるシリコーンB液成分を有し、シリコーンA液成分とシリコーンB液成分とが所定の割合で配合されている。シリコーンA液成分とシリコーンB液成分との配合割合は適宜調整できるが、シート本体2に柔軟性を付与するとともに、プレス工程によってもシート本体2の表面2a,2bに高分子マトリックス成分の未硬化成分が過剰にブリードせず、シート本体2の表面に非粘着性を付与してハンドリング性を向上させることが好ましい。
 また、熱伝導性シート1における前記高分子マトリックス成分の含有量は、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができるが、シートの成形加工性や、シートの密着性等を確保する観点からは、15体積%~50体積%程度であることが好ましく、20体積%~45体積%であることがより好ましい。
 [繊維状熱伝導性充填剤]
 熱伝導性シート1に含まれる繊維状の熱伝導性充填剤は、シートの熱伝導性を向上させるための成分である。熱伝導性充填剤の種類については、熱伝導性の高い繊維状の材料であれば特に限定はされないが、より高い熱伝導性を得られる点からは、炭素繊維を用いることが好ましい。
 なお、熱伝導性充填剤については、一種単独でもよいし、二種以上を混合して用いてもよい。また、二種以上の熱伝導性充填剤を用いる場合には、いずれも繊維状の熱伝導性充填剤であってもよいし、繊維状の熱伝導性充填剤と別の形状の熱伝導性充填剤とを混合して用いてもよい。別の形状の熱伝導性充填剤としては、銀、銅、アルミニウム等の金属、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト等のセラミックス等が挙げられる。
 前記炭素繊維の種類について特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、ピッチ系、PAN系、PBO繊維を黒鉛化したもの、アーク放電法、レーザー蒸発法、CVD法(化学気相成長法)、CCVD法(触媒化学気相成長法)等で合成されたものを用いることができる。これらの中でも、高い熱伝導性が得られる点から、PBO繊維を黒鉛化した炭素繊維、ピッチ系炭素繊維がより好ましい。
 また、前記炭素繊維は、必要に応じて、その一部又は全部を表面処理して用いることができる。前記表面処理としては、例えば、酸化処理、窒化処理、ニトロ化、スルホン化、あるいはこれらの処理によって表面に導入された官能基若しくは炭素繊維の表面に、金属、金属化合物、有機化合物等を付着あるいは結合させる処理等が挙げられる。前記官能基としては、例えば、水酸基、カルボキシル基、カルボニル基、ニトロ基、アミノ基等が挙げられる。
 さらに、前記炭素繊維の平均繊維長(平均長軸長さ)についても、特に制限はなく適宜選択することができるが、確実に高い熱伝導性を得る点から、50μm~300μmの範囲であることが好ましく、75μm~275μmの範囲であることがより好ましく、90μm~250μmの範囲であることが特に好ましい。
 さらにまた、前記炭素繊維の平均繊維径(平均短軸長さ)についても、特に制限はなく適宜選択することができるが、確実に高い熱伝導性を得る点から、4μm~20μmの範囲であることが好ましく、5μm~14μmの範囲であることがより好ましい。
 前記炭素繊維のアスペクト比(平均長軸長さ/平均短軸長さ)については、確実に高い熱伝導性を得る点から、8以上であることが好ましく、9~30であることがより好ましい。前記アスペクト比が8未満であると、炭素繊維の繊維長(長軸長さ)が短いため、熱伝導率が低下してしまうおそれがあり、一方、30を超えると、熱伝導性シート1中での分散性が低下するため、十分な熱伝導率を得られないおそれがある。
 ここで、前記炭素繊維の平均長軸長さ、及び平均短軸長さは、例えばマイクロスコープ、走査型電子顕微鏡(SEM)等によって測定し、複数のサンプルから平均を算出することができる。
 また、熱伝導性シート1における前記繊維状の熱伝導性充填剤の含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、4体積%~40体積%であることが好ましく、5体積%~35体積%であることがより好ましい。前記含有量が、4体積%未満であると、十分に低い熱抵抗を得ることが困難になるおそれがあり、40体積%を超えると、熱伝導性シート1の成型性及び前記繊維状の熱伝導性充填剤の配向性に影響を与えてしまうおそれがある。また、熱伝導性シート1における繊維状の熱伝導性充填剤を含む熱伝導性充填剤の含有量は、15体積%~75体積%であることが好ましい。
 なお、繊維状の熱伝導性充填剤は、シート本体2の表裏面2a,2bに露出し、電子部品等の熱源やヒートシンク等の放熱部材と熱的に接触する。熱伝導性シート1は、シート本体2の表裏面2a,2bに露出する繊維状熱伝導性充填剤が高分子マトリックス成分の未硬化成分で被覆される場合、電子部品等に搭載した際に繊維状熱伝導性充填剤と電子部品等との接触熱抵抗を下げることができる。
 [無機物フィラー]
 熱伝導性シート1は、熱伝導性充填剤として、無機物フィラーをさらに含有させてもよい。無機物フィラーを含有させることにより、熱伝導性シート1の熱伝導性をより高め、シートの強度を向上できる。前記無機物フィラーとしては、形状、材質、平均粒径等については特に制限がされず、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状等が挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
 前記無機物フィラーの材料としては、例えば、窒化アルミニウム(窒化アルミ:AlN)、シリカ、アルミナ(酸化アルミニウム)、窒化ホウ素、チタニア、ガラス、酸化亜鉛、炭化ケイ素、ケイ素(シリコン)、酸化珪素、金属粒子等が挙げられる。これらは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルミナ、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリカが好ましく、熱伝導率の点から、アルミナ、窒化アルミニウムが特に好ましい。
 また、前記無機物フィラーは、表面処理が施されたものを用いることができる。前記表面処理としてカップリング剤で前記無機物フィラーを処理すると、前記無機物フィラーの分散性が向上し、熱伝導性シート1の柔軟性が向上する。
 前記無機物フィラーの平均粒径については、無機物の種類等に応じて適宜選択することができる。前記無機物フィラーがアルミナの場合、その平均粒径は、1μm~10μmであることが好ましく、1μm~5μmであることがより好ましく、4μm~5μmであることが特に好ましい。前記平均粒径が1μm未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなるおそれがある。一方、前記平均粒径が10μmを超えると、熱伝導性シート1の熱抵抗が大きくなるおそれがある。
 さらに、前記無機物フィラーが窒化アルミニウムの場合、その平均粒径は、0.3μm~6.0μmであることが好ましく、0.3μm~2.0μmであることがより好ましく、0.5μm~1.5μmであることが特に好ましい。前記平均粒径が、0.3μm未満であると、粘度が大きくなり、混合しにくくなるおそれがあり、6.0μmを超えると、熱伝導性シート1の熱抵抗が大きくなるおそれがある。
 なお、前記無機物フィラーの平均粒径は、例えば、粒度分布計、走査型電子顕微鏡(SEM)により測定することができる。
 [その他の成分]
 熱伝導性シート1は、上述した、高分子マトリックス成分及び繊維状熱伝導性充填剤、適宜含有される無機物フィラーに加えて、目的に応じてその他の成分を適宜含むこともできる。その他の成分としては、例えば、磁性金属粉、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等が挙げられる。また、磁性金属粉の含有量を調整することにより、熱伝導性シート1に電磁波吸収性能を付与してもよい。
 [シリコーン樹脂層5]
 シート本体2の少なくとも一方の面に転写されるシリコーン樹脂層5は、熱伝導性シート1の少なくとも一方の面にタック性を付与するものである。図1に示す熱伝導性シート1は、シート本体2の裏面2bにシリコーン樹脂層5が形成され、表面2aにはシリコーン樹脂層5が形成されていない。シリコーン樹脂層5が形成されていないシート本体2の表面2aは非粘着性が付与され、ハンドリング性が向上されている。
 シリコーン樹脂としては、シート本体2を構成する高分子マトリックス成分として好適な前記シリコーン樹脂を用いることができる。すなわち、シリコーン樹脂層5を構成するシリコーン樹脂としては、付加反応型液状シリコーン樹脂、過酸化物を加硫に用いる熱加硫型ミラブルタイプのシリコーン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、電子機器の放熱部材としては、電子部品の発熱面とヒートシンク面との密着性が要求されるため、付加反応型液状シリコーン樹脂が特に好ましい。
 また、前記付加反応型液状シリコーン樹脂としては、ビニル基を有するポリオルガノシロキサンを主剤、Si-H基を有するポリオルガノシロキサンを硬化剤とした、2液性の付加反応型シリコーン樹脂等を用いることが好ましい。
 ここで、液状シリコーン成分は、主剤となるシリコーンA液成分と硬化剤が含まれるシリコーンB液成分を有し、シリコーンA液成分とシリコーンB液成分とが所定の割合で配合されている。
 シート本体2は、シリコーン樹脂フィルムを転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下とされ、熱抵抗の上昇を抑えて熱伝導効率を維持することができる。このため、シリコーン樹脂層5は、厚みが12μm以下とされることが好ましい。一方、シリコーン樹脂層の厚みが12μmを越えると熱抵抗が上昇し、熱伝導率が悪化する恐れがある。また、シリコーン樹脂層5は、シート表面におけるタック性を十分に発現させるために、厚みが2μm以上とされることが好ましい。
 また、シリコーン樹脂層5は、シート本体2の一方の面に転写されることが好ましく、また、シート本体2の他方の面は非粘着性を有することが好ましい。熱伝導性シートは、一方の面に粘着性を有し、他方の面に非粘着性を備えることでハンドリング性を向上することができ、且つ熱抵抗率の上昇をより抑制することができる。
 なお、シート本体2の両面にシリコーン樹脂層5を転写されてもよい。この場合、シート本体2の両面に積層されたシリコーン樹脂層5の総厚みが12μm以下とされることが好ましい。シリコーン樹脂層5の形成方法については、後に詳述する。
 [熱伝導性シートの製造方法]
 次いで、熱伝導性シート1の製造工程について説明する。本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シートを形成する工程(工程A)と、前記成形体シートの少なくとも一方の面に、支持体にシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムの前記シリコーン樹脂側を貼付し、前記成形体シートに前記シリコーン樹脂を転写し、シリコーン樹脂層を形成する工程(工程B)を有する。
 [工程A]
 工程Aでは、繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シートを形成する。成形体シートは、高分子マトリックス成分に繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程(工程A1)と、前記熱伝導性成形体をシート状にスライスする工程(工程A2)により形成することができる。
 工程A1では、上述した高分子マトリックス成分及び繊維状熱伝導性充填剤、適宜含有される無機物フィラー、その他の成分を配合し、熱伝導性樹脂組成物を調製する。なお、各成分を配合、調製する手順については特に限定はされず、例えば、高分子マトリックス成分に、繊維状熱伝導性充填剤、適宜、無機物フィラー、磁性金属粉、その他成分を添加し、混合することにより、熱伝導性樹脂組成物の調製が行われる。
 次いで、炭素繊維等の繊維状の熱伝導性充填剤を一方向に配向させる。この充填剤の配向方法は、一方向に配向させることができる手段であれば特に限定はされない。例えば、中空状の型内に前記熱伝導性樹脂組成物を高剪断力下で押し出すこと又は圧入することによって、比較的容易に繊維状の熱伝導性充填剤を一方向に配向させることができ、前記繊維状の熱伝導性充填剤の配向は同一(±10°以内)となる。
 上述した、中空状の型内に前記熱伝導性樹脂組成物を高剪断力下で押し出すこと又は圧入する方法として、具体的には、押出し成型法又は金型成型法が挙げられる。前記押出し成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物をダイより押し出す際、あるいは前記金型成型法において、前記熱伝導性樹脂組成物を金型へ圧入する際、前記熱伝導性樹脂組成物が流動し、その流動方向に沿って繊維状熱伝導性充填剤が配向する。この際、ダイの先端にスリットを取り付けると繊維状熱伝導性充填剤がより配向されやすくなる。
 中空状の型内に押出し又は圧入された前記熱伝導性樹脂組成物は、当該型の形状、大きさに応じたブロック形状に成型され、繊維状の熱伝導性充填剤の配向状態を維持したまま前記高分子マトリックス成分を硬化させることによって硬化されることにより、熱伝導性成形体が形成される。熱伝導性成形体とは、所定のサイズに切断して得られる熱伝導性シート1の元となるシート切り出し用の母材(成形体)のことをいう。
 中空状の型及び熱伝導性成形体の大きさ及び形状は、求められる熱伝導性シート1の大きさ、形状に応じて決めることができ、例えば、断面の縦の大きさが0.5cm~15cmで横の大きさが0.5cm~15cmの直方体が挙げられる。直方体の長さは必要に応じて決定すればよい。
 前記高分子マトリックス成分を硬化させる方法や条件については、高分子マトリックス成分の種類に応じて変えることができる。例えば、前記高分子マトリックス成分が熱硬化樹脂の場合、熱硬化における硬化温度を調整することができる。さらに、該熱硬化性樹脂が、液状シリコーンゲルの主剤と、硬化剤とを含有するものである場合、80℃~120℃の硬化温度で硬化を行うことが好ましい。また、熱硬化における硬化時間としては、特に制限はないが、1時間~10時間とすることができる。
 工程A2では、図2に示すように、熱伝導性成形体6をシート状にスライスし、成形体シート7を形成する。この工程A2では、配向した繊維状の熱伝導性充填剤の長軸方向に対して、0°~90°の角度となるように、熱伝導性成形体6をシート状に切断する。これにより、繊維状熱伝導性充填剤は、シート本体2の厚み方向に配向される。
 また、熱伝導性成形体6の切断については、スライス装置を用いて行われる。スライス装置については、前記熱伝導性成形体6を切断できる手段であれば特に限定はされず、公知のスライス装置を適宜用いることができる。例えば、超音波カッター、かんな(鉋)等を用いることができる。
 熱伝導性成形体6のスライス厚みは、熱伝導性シート1のシート本体2の厚みとなり、熱伝導性シート1の用途に応じて適宜設定することができ、例えば0.5~3.0mmである。
 なお、工程A2では、熱伝導性成形体6から切り出された成形体シート7に切れ込みを入れることにより、複数の成形体シート7に小片化してもよい。
 また、この工程Aは、必要に応じて、工程A2の後、工程Bの前に、成形体シート7をプレスすることにより、前記シート本体2の表面を平滑化させる工程(工程A3)を有してもよい。工程A3では、成形体シート7の両面に剥離フィルムを貼付してプレスすることにより、シート表面を平滑化するとともに高分子マトリックス成分の未硬化成分によってシート表面に露出する繊維状の熱伝導性充填剤を被覆させる。これにより、熱伝導性シート1は、シート表面の凹凸を低減させ、工程Bにおいてシリコーン樹脂層5を均一に転着可能となり、また熱源や放熱部材との密着性を向上し、軽荷重時の界面接触抵抗を軽減させ、熱伝導効率を向上させることができる。
 前記プレスについては、例えば、平盤と表面が平坦なプレスヘッドとからなる一対のプレス装置を使用して行うことができる。また、ピンチロールを使用してプレスを行ってもよい。
 前記プレスの際の圧力としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、低すぎるとプレスをしない場合と熱抵抗が変わらない傾向があり、高すぎるとシートが延伸する傾向があるため、0.1MPa~100MPaの圧力範囲とすることが好ましく、0.5MPa~95MPaの圧力範囲とすることがより好ましい。
 なお、成形体シート7の両面に貼付される剥離フィルムとしては、例えばPETフィルムが用いられる。また、剥離フィルムは、成形体シート7の表面への貼付面に剥離処理を施してもよい。成形体シート7は、剥離フィルムが剥離された後、シリコーン樹脂層5の形成工程Bに供される。
 [工程B]
 工程Bでは、図3に示すように、成形体シート7の少なくとも一方の面に、支持体11にシリコーン樹脂12が積層されたシリコーン樹脂フィルム10の前記シリコーン樹脂12側を貼付し、成形体シート7にシリコーン樹脂12を転写し、シリコーン樹脂層を形成する。
 シリコーン樹脂12を支持する支持体11はプラスチックフィルムであり、例えばPETフィルムが用いられる。また、支持体11は、シリコーン樹脂12が積層される面に剥離処理を施してもよい。
 シリコーン樹脂フィルム10は、支持体11に上述した2液性の付加反応型シリコーン樹脂等のシリコーン樹脂を塗布することにより形成することができる。シリコーン樹脂12は、ディスペンサの吐出量や支持体11の搬送速度等を制御することにより、厚さ12μm以下で支持体11上に積層されることが好ましい。これにより、成形体シート7は、シリコーン樹脂フィルム10を転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下とされ、熱抵抗の上昇を抑えて熱伝導効率を維持することができる。また、シリコーン樹脂12は、成形体シート7表面におけるタック性を十分に発現させるために、厚さ2μm以上で積層されることがより好ましい。
 そして、シリコーン樹脂フィルム10は、図3に示すように、成形体シート7の一方の面にシリコーン樹脂が塗布された側を貼りつけ、フィルム積層体を形成する。次いで、このフィルム積層体の両面に剥離フィルムを貼付して、所定の熱加圧条件(例えば圧力:0.5MPa、温度:87℃、時間:3分)で加熱押圧する。これによりシリコーン樹脂が成形体シート7に転着されたシリコーン樹脂フィルム付き熱伝導性シートが形成される。剥離フィルム及び支持体11を剥がすことにより、シート本体2にシリコーン樹脂層5が積層された熱伝導性シート1を得る。
 [使用形態例]
 実使用時においては、熱伝導性シート1は、例えば、半導体装置等の電子部品や、各種電子機器の内部に実装される。このとき、熱伝導性シート1は、シート本体2の表面にはタック性が低減又は消失され、あるいは支持体11が貼付されているため、取り扱い性に優れるとともに、一方の面にシリコーン樹脂層5が転着されることによりタック性を有し、作業性にも優れる。
 熱伝導性シート1は、例えば、図4に示すように、各種電子機器に内蔵される半導体装置50に実装され、熱源と放熱部材との間に挟持される。図4に示す半導体装置50は、電子部品51と、ヒートスプレッダ52と、熱伝導性シート1とを少なくとも有し、熱伝導性シート1がヒートスプレッダ52と電子部品51との間に挟持される。熱伝導性シート1を用いることによって、半導体装置50は、高い放熱性を有し、またシート本体2中の磁性金属粉の含有量に応じて電磁波抑制効果にも優れる。
 電子部品51としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、CPU、MPU、グラフィック演算素子、イメージセンサ等の各種半導体素子、アンテナ素子、バッテリーなどが挙げられる。ヒートスプレッダ52は、電子部品51の発する熱を放熱する部材であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。熱伝導性シート1は、ヒートスプレッダ52と電子部品51との間に挟持される。また熱伝導性シート1は、ヒートスプレッダ52とヒートシンク53との間に挟持されることにより、ヒートスプレッダ52とともに、電子部品51の熱を放熱する放熱部材を構成する。
 熱伝導性シート1の実装場所は、ヒートスプレッダ52と電子部品51との間や、ヒートスプレッダ52とヒートシンク53との間に限らず、電子機器や半導体装置の構成に応じて、適宜選択できることは勿論である。また、放熱部材としては、ヒートスプレッダ52やヒートシンク53以外にも、熱源から発生する熱を伝導して外部に放散させるものであればよく、例えば、放熱器、冷却器、ダイパッド、プリント基板、冷却ファン、ペルチェ素子、ヒートパイプ、金属カバー、筐体等が挙げられる。
 次いで、本技術の実施例について説明する。本実施例では、2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%と平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%、繊維状フィラーとして平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%を混合し、シリコーン組成物(熱伝導性樹脂組成物)を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、17.5vol%:17.5vol%となるように配合する。得られたシリコーン組成物を、中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.5mmとなるようにスライサーでシート状に切断した。スライスして得られた成形体シートを以下の実施例及び比較例の条件で加工し、熱伝導性シートを得た。
 得られた熱伝導性シート(50mm×50mm×0.5mm)の自重を利用し、シリコーン樹脂層側をSUS板に載せた後180度反転しても落下するか否かを3回確認した。3回とも1分以上落下しない場合はタック性を有するものと評価し、3回とも1分以内に落下した場合はタック性を有しないものと評価した。なお、1回でも1分以上落下しない場合があれば、微タック性を有するものとして評価した。
 また、20mmφに外形加工した熱伝導性シートの熱抵抗[℃・cm2/W]を、ASTM-D5470に準拠した方法で1kgf/cm2の荷重で測定した。
 [実施例1]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ2μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの一方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [実施例2]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ5μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの一方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [実施例3]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ10μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの一方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [実施例4]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ5μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの両方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [実施例5]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ1μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの一方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [比較例1]
 シリコーン樹脂層が形成されていない成形体シートのみからなる熱伝導性シートを形成した。
 [比較例2]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ20μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの一方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
 [比較例3]
 剥離PET上に2液性の付加反応型液状シリコーンを塗布し、厚さ10μmのシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムを得た。スライスして得られた前記成形体シートの両方の面にシリコーン樹脂フィルムを貼り付け、フィルム積層体を形成した。このフィルム積層体を剥離処理されたPETフィルムに挟んで圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件でプレスした。プレス後にPETフィルムを剥がし、シリコーン樹脂フィルム付き熱伝導シートを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、成形体シートの一方の面又は両面に厚み又は総厚みが12μm以下(1-10μm)のシリコーン樹脂を転写した実施例1-5に係る熱伝導性シートは、タック性又は微タック性を付与することができ、且つシリコーン樹脂を転写していない比較例1に係る熱伝導性シートを基準とした熱抵抗の上昇も低く抑えられた。
 一方、成形体シートの一方の面に転写したシリコーン樹脂の厚みを20μmとした比較例2、及び成形体シートの両面に転写したシリコーン樹脂の総厚みを20μmとした比較例3は、熱抵抗が増加し、比較例1を基準として熱抵抗が大幅に上昇した。
1 熱伝導性シート、2 シート本体、5 シリコーン樹脂層、6 熱伝導性成形体、7 成形体シート

Claims (8)

  1.  繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性の成形体シートを形成する工程と、
     前記成形体シートの少なくとも一方の面に、支持体にシリコーン樹脂が積層されたシリコーン樹脂フィルムの前記シリコーン樹脂側を貼付し、前記成形体シートに前記シリコーン樹脂を転写し、シリコーン樹脂層を積層する工程を有し、
     前記成形体シートは、前記シリコーン樹脂フィルムを転写したことによる熱抵抗変化が0.5℃・cm2/W以下である熱伝導性シートの製造方法。
  2.  前記シリコーン樹脂層は、前記成形体シートの一方の面のみに積層され、
     前記シリコーン樹脂層の厚みが12μm以下である請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法。
  3.  前記シリコーン樹脂層は、前記成形体シートの両方の面に積層され、
     前記成形体シートの両方の面に積層された前記シリコーン樹脂層の総厚みが12μm以下である請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法。
  4.  前記シリコーン樹脂層を、前記成形体シートの一方の面に転写する請求項1又は2に記載の熱伝導性シートの製造方法。
  5.  前記成形体シートの他方の面は非粘着性を有する請求項4記載の熱伝導性シートの製造方法。
  6.  高分子マトリックス成分に繊維状の熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程と、
     前記熱伝導性成形体をシート状にスライスする工程により、前記成形体シートを形成する請求項1~3のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
  7.  前記高分子マトリックス成分が液状シリコーン成分である請求項6に記載の熱伝導性シートの製造方法。
  8.  前記熱伝導性充填剤が炭素繊維である請求項1~3のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
PCT/JP2020/001907 2019-01-25 2020-01-21 熱伝導性シートの製造方法 WO2020153346A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/424,596 US11597196B2 (en) 2019-01-25 2020-01-21 Method for producing thermally conductive sheet
CN202080010270.4A CN113348077A (zh) 2019-01-25 2020-01-21 导热性片材的制造方法
KR1020217022898A KR20210105952A (ko) 2019-01-25 2020-01-21 열전도성 시트의 제조 방법

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019011143A JP2020116873A (ja) 2019-01-25 2019-01-25 熱伝導性シートの製造方法
JP2019-011143 2019-01-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020153346A1 true WO2020153346A1 (ja) 2020-07-30

Family

ID=71736492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/001907 WO2020153346A1 (ja) 2019-01-25 2020-01-21 熱伝導性シートの製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11597196B2 (ja)
JP (1) JP2020116873A (ja)
KR (1) KR20210105952A (ja)
CN (1) CN113348077A (ja)
TW (1) TW202035634A (ja)
WO (1) WO2020153346A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7149229B2 (ja) * 2019-06-19 2022-10-06 信越化学工業株式会社 熱伝導性複合シリコーンゴムシート
JP7057845B1 (ja) * 2021-02-09 2022-04-20 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの供給形態及び熱伝導シート本体
JP6999054B1 (ja) 2021-02-10 2022-01-18 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの供給形態及び熱伝導シート
JP2022127772A (ja) * 2021-02-22 2022-09-01 デクセリアルズ株式会社 放熱部材の製造方法
KR102602785B1 (ko) * 2021-10-01 2023-11-15 주식회사 이에스디웍 콤마 코팅기를 이용하는 열전도성 시트의 제조 방법
KR102472849B1 (ko) * 2022-03-15 2022-12-02 주식회사 이에스디웍 액상 원료 토출기를 이용하는 열전도성 시트의 제조 방법

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284859A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Jsr Corp 熱伝導性シートおよびその用途
JP2007283509A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート及び熱伝導性シート包装体
JP2008251746A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート積層体
WO2014103327A1 (ja) * 2012-12-27 2014-07-03 日東電工株式会社 熱伝導性粘着シート及びその製造方法
JP2015003953A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP2017092345A (ja) * 2015-11-13 2017-05-25 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、及びその製造方法、並びに半導体装置
JP2020013871A (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シートの製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55156150A (en) 1979-05-22 1980-12-04 Ishizu Seisakusho:Kk Manufacture of rolled paper
JP3717312B2 (ja) * 1998-09-17 2005-11-16 電気化学工業株式会社 高熱伝導性シートの製造方法
JP5752299B2 (ja) * 2013-07-01 2015-07-22 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び放熱部材
JP5766335B2 (ja) * 2013-07-01 2015-08-19 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び放熱部材
CN104064613B (zh) * 2014-07-14 2017-07-11 中天光伏材料有限公司 一种高散热型太阳能电池用一体化背板及其制造方法
JP6178389B2 (ja) * 2014-12-25 2017-08-09 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び半導体装置
JP6301978B2 (ja) * 2016-01-26 2018-03-28 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001284859A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Jsr Corp 熱伝導性シートおよびその用途
JP2007283509A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート及び熱伝導性シート包装体
JP2008251746A (ja) * 2007-03-29 2008-10-16 Polymatech Co Ltd 熱伝導性シート積層体
WO2014103327A1 (ja) * 2012-12-27 2014-07-03 日東電工株式会社 熱伝導性粘着シート及びその製造方法
JP2015003953A (ja) * 2013-06-19 2015-01-08 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シート及び熱伝導性シートの製造方法
JP2017092345A (ja) * 2015-11-13 2017-05-25 デクセリアルズ株式会社 熱伝導シート、及びその製造方法、並びに半導体装置
JP2020013871A (ja) * 2018-07-18 2020-01-23 デクセリアルズ株式会社 熱伝導性シートの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20220080718A1 (en) 2022-03-17
US11597196B2 (en) 2023-03-07
TW202035634A (zh) 2020-10-01
JP2020116873A (ja) 2020-08-06
KR20210105952A (ko) 2021-08-27
CN113348077A (zh) 2021-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020153346A1 (ja) 熱伝導性シートの製造方法
WO2014208408A1 (ja) 熱伝導性シート、及びその製造方法、並びに半導体装置
JP6807355B2 (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法、熱伝導性シートの実装方法
WO2015002084A1 (ja) 熱伝導シートの製造方法、熱伝導シート、及び放熱部材
JP6739478B2 (ja) 熱伝導性シートの製造方法
WO2020162164A1 (ja) 熱伝導シート、熱伝導シートの実装方法、電子機器の製造方法
JP2020013872A (ja) 熱伝導性シートの製造方法
JP6999019B2 (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法、熱伝導性シートの実装方法
WO2020153348A1 (ja) 熱伝導性シート、熱伝導性シートの製造方法
JP6862601B1 (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法、熱伝導性シートの実装方法
WO2022176823A1 (ja) 熱伝導シート
WO2022172795A1 (ja) 熱伝導シートの供給形態及び熱伝導シート本体
JP2021050350A (ja) 熱伝導性シート及びその製造方法、熱伝導性シートの実装方法
WO2016068157A1 (ja) 熱伝導シート、熱伝導シートの製造方法、放熱部材及び半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20745730

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20217022898

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20745730

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1