JP2006273948A - 熱伝導性樹脂組成物およびその用途 - Google Patents
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Abstract
窒化アルミニウム粉を含有する熱伝導性樹脂組成物において、窒化アルミニウムの有する高い熱伝導率を活用し、高い熱伝導率を有する樹脂組成物、および、それを用いた、フィルム、シート等の高熱伝導性部材を提供する。
【解決手段】
形態が球状であり、平均粒子径が0.001〜500μmであり、かつ、気孔率が0.3%以下である窒化アルミニウム粉(A)と、非シリコーン系合成樹脂(B)とを含有する、樹脂組成物およびその用途。
【選択図】 なし
Description
(1)形態が球状であり、平均粒子径が0.001〜500μmであり、かつ、気孔率が0.3%以下である窒化アルミニウム粉(A)と、非シリコーン系合成樹脂(B)とを含有する樹脂組成物、に関する。
(2)上記窒化アルミニウム粉(A)の含有量が5〜95重量%である、上記(1)に記載の樹脂組成物。
(3)上記非シリコーン系合成樹脂(B)が、ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、およびポリエーテルサルホン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する、上記(1)に記載の樹脂組成物。
(4)上記(1)から(3)のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる、フィルムまたはシート。なお、ここで「からなる」とは、当該フィルムまたはシートの全部が当該樹脂組成物で構成されている場合、および、当該フィルムまたはシートの一部が当該樹脂組成物で構成されている場合、の双方を含む趣旨である。
(5)上記(4)に記載のフィルムまたはシートを有する、フレキシブルプリント基板。
(6)上記(4)に記載のフィルムまたはシートを有する、CPU用放熱基材。
(7)上記(4)に記載のフィルムまたはシートを有する、高密度多層基板。
(8)上記(4)に記載のフィルムまたはシートを有する、太陽電池。
(9)上記(4)に記載のフィルムまたはシートを有する、表示素子。
(窒化アルミニウム粉(A))
本発明において用いられる窒化アルミニウム粉(A)は、AlNからなり、球状の形態を持ち、その平均粒子径が0.001〜500μm、好ましくは30〜200μmであり、気孔率が0.3%以下、好ましくは0.2%以下である。さらに、安息角θが45°以下であることが好ましい。
そのまま走査型電子顕微鏡(SEM)で観察することにより確認できる。また、エポキシ樹脂に窒化アルミニウム粉(A)を添加し、硬化後にこれを切断し、その断面を走査型電子顕微鏡で観察することによっても確認できる。
本発明では、窒化アルミニウム粉(A)の気孔率は0.3%以下であり、0.2%以下がさらに好ましい。気孔率が0.3%以下なので、合成樹脂との混合物中における空気層の含有率が低減され、該混合物の熱伝導性ひいては放熱性が高くなり好ましい。
なお、本発明の窒化アルミニウム粉(A)は、焼結助剤、焼成時の雰囲気などに由来する元素、該元素を含む化合物などを不純物して含有することがある。
(窒化アルミニウム粉(A)の製造方法)
本発明の窒化アルミニウム粉(A)は、たとえば、1次粒子径0.1〜0.8μmの粉末を全量の10重量%以上含むAlN粉末と焼結助剤とを含むスラリーを噴霧乾燥し、さらに1400〜1800℃で焼成することによって製造できる。
の生成を有効に抑制できるので好ましい。さらに、1次粒子径0.1〜0.8μmの粉末を10重量%以上含有すると、得られる焼結粉表面の気孔の割合が小さくなり、合成樹脂と混合した際の熱伝導率が高く、放熱性が良好になるので、好ましい。
〔式中、Aは原料AlN粉末と焼結助剤との合計量を示す。Bは燐酸水溶液の量を示す。いずれの量も重量である。〕
スラリーには、必要に応じて、バインダ成分を添加することができる。バインダ成分としては、水溶性のものが好ましく使用できる。水溶性のバインダ成分としては、たとえば、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、デンプンなどが挙げられる。バインダ成分の使用量は特に制限されず、最終的に得られる窒化アルミニウム粉の物性、粒径などに影響を与えない範囲の中から適宜選択できるが、通常はAlN粉末100重量部に対し0.03〜0.5重量部程度とすればよい。
(非シリコーン系合成樹脂(B))
本発明において用いられる非シリコーン系合成樹脂(B)は、シリコーン系以外の高分子樹脂、すなわち主鎖がシロキサン結合以外の結合で構成されている高分子樹脂であれば良く、それ以外に特に制限は無い。
本発明の樹脂組成物においては、窒化アルミニウム粉(A)の含有量が5〜95重量%の範囲内であることが望ましい。窒化アルミニウム粉(A)の含有量が上記範囲にあると、目的との関係において適切な熱伝導性と、十分な強度および柔軟性とを両立することができる。窒化アルミニウム粉(A)の含有量は、好ましくは10〜95重量%、更に好ましくは40〜90重量%である。
(フィルムまたはシート)
本発明の樹脂組成物は、フィルム、または、シートの形状で使用することが好ましい。
(フレキシブルプリント基板)
本発明のフィルムまたはシートの両面もしくは片面に銅、アルミニウム、ステンレス等の金属箔を配して成形し、フレキシブルプリント基板が得られる。フレキシブルプリント基板の製造方法は特に限定されず、本発明の樹脂組成物を金属箔に塗布し、乾燥、硬化させる方法、および本発明のフィルムまたはシートと金属箔を重ね熱プレスにより圧着する方法等が挙げられるがこれに限るものではない。
(CPU用放熱基材)
本発明のフィルムまたはシートを、CPUをはじめとする半導体デバイスや電源用パワートランジスタやパワーモジュール等と、アルミなどからなる放熱用フィンの間に密着させて配置し、高い放熱効果を発揮させて使用することができる。本フィルムまたはシートに用いる樹脂としては、密着を良くするために、ゴム弾性を有する、各種合成樹脂、特にウレタン系合成樹脂などを用いることが好ましい。
(高密度多層基板)
前記フィルムまたはシートを積層し、最外層の両面もしくは片面に銅、アルミニウム、ステンレス等の金属箔を配して成形すると、高密度多層基板に適した積層板が得られる。成形の温度は用いる樹脂によって異なるが、一般的には100℃以上好ましくは150℃〜300℃である。
(太陽電池)
本発明のフィルムまたはシートを、太陽電池モジュール、特に集光型の太陽電池モジュールのベース基板、またはベース基板と放熱フィン等の冷却部間に密着させて配置し、高い放熱効果を発揮させて使用する。本フィルムまたはシートに用いる樹脂としては、ベース基板と放熱フィン等の冷却部間に密着させて使用する場合、本フィルムまたはシートに用いる樹脂としては、ゴム弾性を有する各種合成樹脂、特に、ウレタン系合成樹脂などを用いることが好ましい。
(表示素子)
前記フィルムまたはシートを、LEDや、冷陰極管、PDP用の発光部位を配置する基板もしくは、基板とチッフ゜間に密着させて配置して使用することができる。基板として用いる場合は、前記のフレキシブルプリント基板や高密度多層基板と同様の構成が好ましく、また基板とチッフ゜間に密着させて配置して使用する場合には、前記のCPU用放熱基材と同様の構成の材料が好ましく用いられる。
[実施例]
以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を具体的に説明する。本発明はいかなる意味においても、これらの実施例に限定されるものではない。
(平均粒子径および真球度の評価方法)
本発明において、窒化アルミニウム粉(A)の平均粒子径および真球度の評価は、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて顕微鏡写真を撮影し、顕微鏡写真中の粒子100個を観察する方法で行った。平均粒子径は、粒子100個の直径の平均値から求めた。真球度については、粒子100個の短径と長径の比を測定し、その平均値から求めた。
(実施例1)
撹拌器、還流冷却器および窒素導入管を備えた容器にN−メチル−2−ピロリドン566gを装入し、平均粒子径15μm、気孔率0.1%、真球度0.96の窒化アルミニウム粉(三井化学(株)製)を226.4g仕込み、超音波を15分間照射することにより窒化アルミニウム粉を分散させた。さらに1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン29.2g(0.1モル)を装入し、室温窒素雰囲気下で撹拌を行い溶解させた。これに撹拌下3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物30.9g(0.0995モル)を加え、50℃に昇温したのち1時間撹拌した。その後、無水フタル酸0.4434g(0.003モル)を加えた後、50℃でさらに2時間撹拌をつづけ、窒化アルミニウム含有ポリアミド酸樹脂組成物を得た。
この樹脂組成物をガラス板上に塗布し、250℃の熱風条件下でイミド化した。ガラス板上で硬化したフィルムをガラス板から剥離することで、窒化アルミニウム含有ポリイミドフィルム(A)を得た。厚みは40μmであった。このフィルムの熱伝導率をホットデスク法により測定したところ、4.4W/m・Kであった。
(比較例1)
窒化アルミニウム粉として、平均粒子径15μm、気孔率0.1%、真球度0.96の窒化アルミニウム粉の代わりに、平均粒子径13μm、気孔率0.37%、真球度0.94の窒化アルミニウム粉を用いる以外は実施例1と同様の方法により、窒化アルミニウム含有ポリイミドフィルム(B)を得た。厚みは40μmであった。窒化アルミニウム含有ポリイミドフィルム(B)の熱伝導率をホットデスク法により測定したところ、4.0W/m・Kであった。
(実施例2)
実施例1の窒化アルミ含有ポリイミドフィルム(A)の、一方の面に25ミクロン厚みのアピカル(鐘淵化学(株)製)を、また他方の面に銅箔((株)日鉱共石製BHY−13−T,10z)光沢面を熱圧着した。熱圧着には、熱プレス機((株)東洋精機製作所製ミニテストプレスMP-S)を用い、常温にてプレス機にセット後、50kg/cm2 の圧力をかけ、設定温度230℃にて昇温を開始し、320℃に到達後20分間プレスを行い、窒化アルミニウム含有フレキシブルプリント基板が得られた。
このフレキシブルプリント基板の接着強度を評価したところ、0.9kg/cm(3mm幅、90度ピール)と極めて高いものであった。また288℃、10秒の半田フロートテストに合格した。テスト方法はIPC−TM−650、2.4.13に従った。
窒化アルミニウム含有フレキシブルプリント基板を折り曲げ加工した。Rを3mm〜5mmに折り曲げても、いずれも回路用の銅箔の破断や絶縁膜層の剥離が認められず、折り曲げ加工を行うことができた。
(実施例3)
撹拌器、冷却器および窒素導入管を備えた容器に、平均粒子径72μm、気孔率0.1%、真球度0.96の窒化アルミニウム粉(三井化学(株)製)467g、ビス(4−マレイミドフェニルメタン)(三井化学(株)製)100g、エピオールOH(日本油脂(株)製)20g、ナフタレン含有エポキシ樹脂(日本化薬(株)製EOCN−7000) 50gおよびナフトールザイロック樹脂(三井化学(株)製NX)を30g装入し、130℃、30分間反応させ、窒化アルミニウム含有樹脂組成物を得た。
Claims (9)
- 形態が球状であり、平均粒子径が0.001〜500μmであり、かつ、気孔率が0.3%以下である窒化アルミニウム粉(A)と、非シリコーン系合成樹脂(B)とを含有する、樹脂組成物。
- 上記窒化アルミニウム粉(A)の含有量が5〜95重量%である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 上記非シリコーン系合成樹脂(B)が、ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、およびポリエーテルサルホン樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種類の樹脂を含有する、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1から3のいずれか1項に記載の樹脂組成物からなる、フィルムまたはシート。
- 請求項4に記載のフィルムまたはシートを有する、フレキシブルプリント基板。
- 請求項4に記載のフィルムまたはシートを有する、CPU用放熱基材。
- 請求項4に記載のフィルムまたはシートを有する、高密度多層基板。
- 請求項4に記載のフィルムまたはシートを有する、太陽電池。
- 請求項4に記載のフィルムまたはシートを有する、表示素子。
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