JP2008169513A - 光反射性熱伝導性フィラー、光反射性熱伝導性樹脂組成物、光反射性熱伝導層、光反射性フィルム、電子実装基板、光反射性熱伝導カバーレイフィルム - Google Patents
光反射性熱伝導性フィラー、光反射性熱伝導性樹脂組成物、光反射性熱伝導層、光反射性フィルム、電子実装基板、光反射性熱伝導カバーレイフィルム Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】ピッチ系黒鉛化炭素繊維の表面に光反射層を積層する事により、光反射性熱伝導性フィラーを製造し、これを分散した光反射性熱伝導性樹脂組成物からなる光反射性熱伝導層を光反射性フィルムや電子実装基板の表面に形成する。
【選択図】なし
Description
前記光反射フィルムの放熱対策に関しては、例えばフィルムの光源に相対する面と反対側の面に熱伝導率の高い層(以下、熱伝導層と記す)を積層する事によって、フィルム内部に溜まった熱を熱伝導層に移動させ、更に熱伝導層の面内もしくは厚み方向に輸送する事によって実現する事ができると考えられる。
1.平均繊維径0.1〜30μm、アスペクト比2〜100、平均繊維長0.2〜1000μm、真密度2.0〜2.5g/ccのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面を含む表面が、厚み0.01〜10μmの光反射性の層で被覆されている事を特徴とする光反射性熱伝導性フィラー。
2.光反射性の層は、金属皮膜およびまたはセラミクスによる皮膜、およびまたは、金属微粒子およびまたはセラミクス微粒子からなる層である前記1の光反射性熱伝導性フィラー。
3.少なくとも、前記1または前記2の光反射性熱伝導性フィラーと、バインダ樹脂とを含み、光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の5〜80重量%である光反射性熱伝導性樹脂組成物。
4.前記3の光反射性熱伝導性樹脂組成物を、厚み5〜1000μmの層に形成してなる光反射性熱伝導樹脂層。
5. フィルム内部に多数の空孔を有する事に基づき、高い光反射率を呈する光反射性フィルムの少なくとも片面に、前記4の光反射性熱伝導樹脂層を積層形成してなる光反射性フィルム。
6.前記4の光反射性熱伝導樹脂層を、電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層を介して、電子実装基板の配線パターン上に積層してなる電子実装基板。
7.厚み1〜100μmの電気絶縁性のプラスチックフィルムの片面に、前記4の光反射性熱伝導樹脂層を積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を積層してなる光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
8.電気絶縁性のプラスチックフィルムが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)による厚み2〜20μmのフィルムである事を特徴とする前記7の光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
尚、これらの結晶子サイズは、X線回折法で求めることができ、解析手法としては学振法を用い、黒鉛結晶の(002)面、(110)面からの回折線を用いて求める事ができる。
微粒子としては、後述のメカノケミカル法等による炭素繊維への複合化を効率的に行う観点において、できるだけ球状に近いものを用いる事が好ましい。粒径としてはおよそ0.01〜10μm程度のものが好ましく、より好ましくは0.3〜3μmである。また同様の観点から、これら金属やセラミクスの微粒子が高割合(およそ70重量%以上)で分散された樹脂材料を微粒子化したものもほぼ同義に用いる事ができる。
(1)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維径:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下400倍において任意の10視野を写真撮影し拡大写真像から寸法を求めた。
(2)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の平均繊維長:
黒鉛化を経たピッチ系炭素繊維を光学顕微鏡下で任意の10視野撮影し求めた。倍率は繊維長に応じて適宜調整した。
(3)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の真密度:
比重法を用いて求めた。
(4)結晶サイズ:
X線回折にて求め、六角網面の厚み方向の結晶サイズは(002)面からの回折線を用いて求め、六角網面の成長方向の結晶サイズは(110)面からの回折線を用いて求めた。また求め方は学振法に準拠して実施した。
(5)ピッチ系黒鉛化炭素繊維の熱伝導率:
粉砕工程以外を同じ条件で作製した黒鉛化処理後の繊維の抵抗率を測定し、特開平11−117143号公報に開示されている熱伝導率と電気比抵抗との関係を表す下記式(1)より求めた。
[数1]
C=1272.4/ER−49.4 (1)
ここで、Cは黒鉛化後の繊維の熱伝導率(W/m・K)、ERは同じ繊維の電気比抵抗μΩmを表す。
(6)光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層の熱伝導率:
京都電子製の熱伝導率測定装置「QTM−500」を用いてプローブ法で測定を行った。尚、組成物についてはリファレンスプレート上に約300μmの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
(7)光反射性熱伝導性組成物、光反射性熱伝導層、光反射性フィルムの光反射率:
積分球を取り付けた分光光度計(島津製作所製UV−3101PC)を用いて、400〜700nmの波長範囲での平均反射率を求めた。尚、反射率の測定は5nmの波長間隔で行い、標準BaSO4白板の反射率を100%とした場合の値を用いた。
尚、組成物については100μm厚みのポリカーボネートフィルム上に約300μmの厚みにコーティングし、所定条件で乾燥もしくは固化を行ったものをサンプルとした。
[実験例1](ピッチ系黒鉛化炭素繊維の作成)
縮合多環炭化水素化合物よりなるピッチを主原料とした。光学的異方性割合は100%、軟化点が283℃であった。直径0.2mmの孔径の紡糸口金を使用し、スリットから加熱空気を毎分5000mの線速度で噴出させて、溶融ピッチを牽引して平均繊維径が15μmのピッチ系炭素繊維を製糸した。紡出された繊維をベルト上に捕集してマットとし、さらにクロスラッピングにより目付320g/m2のピッチ系炭素繊維からなるウェブとした。
[数2]
C=1272.4/ER−49.4 (1)
(ERは電気比抵抗を示し、ここでの単位はμΩ・mである)
[実験例2](炭素繊維表面への光反射層形成)
実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維(炭素繊維A、炭素繊維B)の表面にそれぞれ光反射性の層として銀の被覆を行った。銀の被覆には液体流動場を利用した電解めっき法を用いた。
実験例2で作成した炭素繊維A40重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、二液硬化性アクリル系樹脂(日本触媒社製商品名「アクリセット8087」)40重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、3.1W/(m・K)であり、光反射率は73%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事も可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの酸化アルミニウム微粒子(株式会社マイクロン製「AX−3」)20重量%、二液硬化性アクリル系樹脂(日本触媒社製商品名「アクリセット8087」)50重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、5.8W/(m・K)であり、光反射率は65%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事も可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維A20重量部、炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、二液硬化性アクリル系樹脂(日本触媒社製商品名「アクリセット8087」)30重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、7.7W/(m・K)であり、光反射率は85%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事も可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)25重量%、二液硬化性エポキシ系樹脂(ジャパンエポキシレジン社製商品名「エピコート871」、硬化剤として同社「エピキュア113」を使用)40重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、6.7W/(m・K)であり、光反射率は78%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は、自立性と粘着性(表面タック性)を有し、粘着層もしくは粘着性フィルムとして用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B35重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)25重量%、二液硬化性シリコーン系樹脂(東レダウシリコーン社製商品名「SD4570」)40重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、6.9W/(m・K)であり、光反射率は80%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は、自立性と粘着性(表面タック性)を有し、粘着層もしくは粘着性フィルムとして用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維A30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)15重量%、ポリエステル系溶剤型粘着剤(日本合成化学株式会社社製商品名「“ニチゴーポリエスター“XI−1002」)を固形分換算で55重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、2.1W/(m・K)であり、光反射率は51%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維A30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)10重量%、ポリエステル系溶剤型粘着剤(日本合成化学株式会社社製商品名「“コーポニール”5968」)を固形分換算で60重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、1.9W/(m・K)であり、光反射率は46%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維A30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、アクリル系溶剤型粘着剤(東亞合成化学株式会社製商品名アロンタック「S−1511K」)を固形分換算で50重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、2.3W/(m・K)であり、光反射率は55%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、アクリル系溶剤型粘着剤(東亞合成化学株式会社製商品名「アロンタックS−3403」)を固形分換算で50重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、5.6W/(m・K)であり、光反射率は62%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は粘着性(表面タック性)を有し、粘着層として用いる事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)15重量%、ポリエステル系接着剤(東洋紡績株式会社製商品名「KA−215」)55重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、5.1W/(m・K)であり、光反射率は60%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は120〜150℃程度の温度で硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)15重量%、平均粒径約3μmの酸化アルミニウム微粒子(株式会社マイクロン製「AX−3」)15重量%、エポキシ系接着剤(セメダイン株式会社製商品名「EP−160」)40重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、6.6W/(m・K)であり、光反射率は71%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は120℃前後の温度で硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維A30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)15重量%、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤(東洋紡績株式会社製商品名「SR−610C」)53重量%、光増感剤2重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、1.7W/(m・K)であり、光反射率は58%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
実験例2で作成した炭素繊維B30重量%、平均粒径約3μmの銀微粒子(株式会社マイクロン製「SPN−20J」)20重量%、ポリエステルアクリレート系樹脂によるソルダーレジスト剤(東洋紡績株式会社製商品名「FR−200C」)48重量%、光増感剤2重量%とをプラネタリーミキサーを用いて30分間混合しながら真空脱泡して光反射性熱伝導性組成物を製造した。
この光反射性熱伝導製組成物の熱伝導率は、5.4W/(m・K)であり、光反射率は73%であった。尚、本光反射性熱伝導製組成物による層は紫外線を用いて所定の硬化を行う事により、高耐熱性の層とする事が可能であった。
ポリエチレンテフタレートをベースとした厚み100μmの白色反射フィルム(帝人デュポンフィルム株式会社製、光反射率97%)の片面に、アミノプロピルトリメトキシシランの加水分解・縮合物を1メトキシ2プロパノールとエタノールの混合溶剤で希釈してなる前駆液を用いてマイヤーバーにより、乾燥厚み約50nmでコーティングを行い、120℃で3分間乾燥、熱硬化を行った。
次に、実施例12で作成した光反射性熱伝導性組成物を、メチルイソブチルケトンと1メトキシ2プロパノールの混合溶媒で希釈した後、シラン縮合層の形成されたフィルム面にマイヤーバーにより、乾燥厚み50μmでコーティングを行い、120℃で1分間溶剤乾燥を行った後、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して層を硬化させ、白色反射フィルムの片面に光反射性熱伝導層が積層形成された光反射性フィルムを得た。
この光反射性フィルムの、光反射性熱伝導層が積層された面と反対側のフィルム面の光反射率は97%であり、未積層の白色反射フィルムの光反射率と同等であった。
実験例2に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、実施例12および実施例14と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した光反射性フィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は1.6W/(m・K)であり、実施例12と大きな相違は無かったが、光反射率については8%と極めて低い値になった。
更に、光反射性フィルムの熱伝導樹脂層が積層された面と反対側の表面(冷陰極管に相対する側の面)の光反射率は95%となり、未積層の白色反射フィルムよりも光反射率が2%減少した。
厚さ約9μmのポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルム(帝人アドバンストフィルム株式会社製商品名「アラミカ」、光反射率9%)の片面に、実施例13で作成した光反射性熱伝導性組成物をナイフコーターにより、約200μmの厚みでコーティングを行った後、積算光量2000mJ/cm2の紫外線を照射して層を硬化させ、光反射性熱伝導樹脂層を積層形成した。
続いて、ポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムの他方の面にはエポキシ樹脂−シリカハイブリッド接着剤(荒川化学工業株式会社製製品名「コンポセランAD10」をメチルエチルケトンで希釈後、マイヤーバーで乾燥厚み8μmにコーティングを行い、60℃で1時間乾燥を行い、未完全硬化状態の接着層を積層形成して、光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
尚、本カバーレイフィルムの光反射性熱伝導樹脂層を形成した側の表面の光反射率は67%であり、未形成のポリパラフェニレンテレフタルアミドフィルムに比べて、光反射率が58%増加した。
電子実装基板としては、白色LEDチップアレー実装用に最表面に銅配線のパターニングが為されたガラス/エポキシ積層基板を用いた。
前記の光反射性熱伝導性カバーレイフィルムを、白色LEDチップおよびその他部品の実装パターンに対応した形で打ち抜き加工を行い、フィルムの接着層形成面が銅配線が為された実装基板表面と相対する向きで、パターン合わせを行った上で積層を行い、120℃2時間のプレス圧着加工を行い、目的とする電子実装基板を得た。
実験例2に例示したピッチ系黒鉛化炭素繊維に銀の皮膜を形成する工程を省き、実験例1で作成したピッチ系黒鉛化炭素繊維をそのまま用いた事以外は、実施例13および実施例15と全く同様にして、熱伝導性樹脂組成物、ならびに熱伝導性樹脂層を形成した熱伝導性カバーレイフィルムを得た。
この熱伝導性樹脂組成物の熱伝導率は5.2W/(m・K)と実施例13と大きな相違はなかったが、光反射率は11%と極めて低い値であった。
Claims (8)
- 平均繊維径0.1〜30μm、アスペクト比2〜100、平均繊維長0.2〜1000μm、真密度2.0〜2.5g/ccのピッチ系黒鉛化炭素繊維フィラーの少なくとも側面表面が、厚み0.01〜10μmの光反射性の層で被覆されている事を特徴とする光反射性熱伝導性フィラー。
- 光反射性の層は、金属皮膜およびまたはセラミクスによる皮膜、およびまたは、金属微粒子およびまたはセラミクス微粒子からなる層である事を特徴とする請求項1に記載の光反射性熱伝導性フィラー。
- 少なくとも、請求項1または請求項2に記載の光反射性熱伝導性フィラーと、バインダ樹脂とを含み、光反射性熱伝導性フィラーの混合割合が全固形成分中の5〜80重量%である事を特徴とする光反射性熱伝導性樹脂組成物。
- 請求項3に記載の光反射性熱伝導性樹脂組成物を、厚み5〜1000μmの層に形成してなる光反射性熱伝導樹脂層。
- フィルム内部に多数の空孔を有する事に基づき、高い光反射率を呈する光反射性フィルムの少なくとも片面に、請求項4に記載の光反射性熱伝導樹脂層を積層形成してなる光反射性フィルム。
- 請求項4に記載の光反射性熱伝導樹脂層を、電気絶縁層およびまたは電気絶縁性接着層を介して、電子実装基板の配線パターン上に積層してなる事を特徴とする電子実装基板。
- 厚み1〜100μmの電気絶縁性のプラスチックフィルムの片面に、請求項4に記載の光反射性熱伝導樹脂層を積層し、他方の面に電気絶縁性の接着層を積層してなる光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
- 電気絶縁性のプラスチックフィルムが、ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)による厚み2〜20μmのフィルムである事を特徴とする請求項7に記載の光反射性熱伝導性カバーレイフィルム。
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