JP2011178008A - Heat conductive sheet, method for manufacturing the same, and heat radiator using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat conductive sheet and a method for manufacturing the heat conductive sheet, having high heat conductivity and allowing performance such as a close contact property and adhesiveness to be easily added. <P>SOLUTION: The heat conductive sheet has a multilayer structure including a metallic foil layer and an organic polymer compound layer. The metallic foil layer is laminated in two or more layers in one direction with respect to the surface of the heat conductive sheet, and the organic polymer compound layer contains at least an organic polymer compound. The respective metallic foil layers are connected by the organic polymer compound layer, and the metallic foil layers are oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、熱伝導シート、その製造方法及びこれを用いた放熱装置に関する。   The present invention relates to a heat conductive sheet, a manufacturing method thereof, and a heat dissipation device using the same.

近年、多層配線板及び半導体パッケージにおける配線密度や電子部品の搭載密度が高まり、また半導体素子の高集積化が進み、そのような発熱体の単位面積あたりの発熱量は大きくなってきている。そのため、発熱体からの熱放散効率を向上させる技術が望まれている。   In recent years, the wiring density and the mounting density of electronic components in multilayer wiring boards and semiconductor packages have increased, and semiconductor elements have been highly integrated, and the amount of heat generated per unit area of such heating elements has increased. Therefore, a technique for improving the efficiency of heat dissipation from the heating element is desired.

熱放散の一般的な方法として、半導体パッケージのような発熱体とアルミや銅からなる放熱体との間に熱伝導グリース又は熱伝導シート等の熱伝導材料を挟み密着させて、外部に熱を伝達する方法が採用されている。放熱装置を組み立てる際の作業性の観点では、熱伝導シートが優れている。そのため、熱伝導シートに向けた様々な開発が検討されている。   As a general method of heat dissipation, a heat conductive material such as a heat conductive grease or a heat conductive sheet is sandwiched and adhered between a heat generating body such as a semiconductor package and a heat radiating body made of aluminum or copper to heat the outside. A communication method is adopted. From the viewpoint of workability when assembling the heat dissipation device, the heat conductive sheet is excellent. For this reason, various developments for heat conductive sheets have been studied.

例えば、熱伝導性を向上させる目的で、金属箔、金属粒子、金属酸化物等の無機材料と、有機高分子化合物等の有機材料とを複合させた熱伝導性複合材料組成物及びその成形加工品が提案されている。そのような無機材料の中で、金属箔、金属粒子のような導電性材料は特に熱伝導性が高く、その熱伝導性を活用するために様々な検討がなされている。   For example, for the purpose of improving thermal conductivity, a thermally conductive composite composition in which an inorganic material such as metal foil, metal particles, and metal oxide is combined with an organic material such as an organic polymer compound and its molding process Goods have been proposed. Among such inorganic materials, conductive materials such as metal foils and metal particles have particularly high thermal conductivity, and various studies have been made in order to utilize the thermal conductivity.

特許文献1では、中間層に金属箔や金属メッシュを用いることで、シートの強度を高めて取扱い性を向上させつつ、金属箔の熱伝導性を利用している。また、特許文献2では、金属粒子をシート中に分散させることで、シートの熱伝導性を向上させている。さらに、特許文献3では、金属と同様に導電性材料である黒鉛を用いており、シートの膜厚方向に貫通した黒鉛層を設けることで膜厚方向の熱伝導性を向上させている。
しかし、これまでの検討では金属の高い熱伝導性を十分に活用できておらず、さらなる検討が必要とされている。
In patent document 1, by using metal foil and a metal mesh for an intermediate | middle layer, the intensity | strength of a sheet | seat is raised and the handleability is improved, and the thermal conductivity of metal foil is utilized. Moreover, in patent document 2, the thermal conductivity of a sheet | seat is improved by disperse | distributing a metal particle in a sheet | seat. Further, in Patent Document 3, graphite, which is a conductive material, is used like a metal, and the thermal conductivity in the film thickness direction is improved by providing a graphite layer penetrating in the film thickness direction of the sheet.
However, previous studies have not fully utilized the high thermal conductivity of metals, and further studies are needed.

特開2002−234952号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-234952 特開2000−129215号公報JP 2000-129215 A 特開2009−55021号公報JP 2009-55021 A

例えば、特許文献1に開示された熱伝導シートでは、中間層以外の部分には樹脂組成物が用いられており、その樹脂組成物により熱伝導性が妨げられて、金属部分の高熱伝導性を十分に利用することは難しい。   For example, in the heat conductive sheet disclosed in Patent Document 1, a resin composition is used in a portion other than the intermediate layer, the heat conductivity is hindered by the resin composition, and the high heat conductivity of the metal portion is increased. It is difficult to use it sufficiently.

これに対し、特許文献2に開示された熱伝導シートでは、金属粒子を用いているため、一定の熱伝導性は確保できるが、シート成形性の観点から金属粒子の充填量に限界があるため、更なる高熱伝導性化は困難になる。   On the other hand, in the heat conductive sheet disclosed in Patent Document 2, since metal particles are used, certain heat conductivity can be ensured, but the filling amount of metal particles is limited from the viewpoint of sheet formability. Further, it becomes difficult to increase the thermal conductivity.

また、特許文献3に開示された熱伝導シートでは、膜厚方向に貫通する黒鉛層を有するため、黒鉛の高熱伝導性を十分に活用できている。しかし黒鉛は、銅や銀等の金属と比較すると熱伝導性に劣り、また、黒鉛の粉落ち等の不安も残る。さらに、黒鉛層に用いられている膨張黒鉛シートを作成する工程が必要となり、簡便に熱伝導シートを作製することが難しい。   Moreover, since the heat conductive sheet disclosed in Patent Document 3 has a graphite layer penetrating in the film thickness direction, the high heat conductivity of graphite can be fully utilized. However, graphite is inferior in thermal conductivity as compared with metals such as copper and silver, and concerns such as graphite powder falling off remain. Furthermore, a process for producing an expanded graphite sheet used for the graphite layer is required, and it is difficult to easily produce a heat conductive sheet.

上述のように、熱伝導シートに向けて様々な検討がなされているが、導電性材料の高熱伝導性を有効活用するという観点では、いずれの方法も満足いくものではない。
本発明は、このような状況に鑑みて、導電性材料の高熱伝導性を十分に活用した熱伝導シートを提供することを目的とする。また、そのような熱伝導シートを簡便且つ確実に製造する方法、さらにそのような熱伝導シートを使用して、高い放熱能力を持つ放熱装置を提供することを目的とする。
As described above, various studies have been made for the thermal conductive sheet, but none of the methods is satisfactory from the viewpoint of effectively utilizing the high thermal conductivity of the conductive material.
An object of this invention is to provide the heat conductive sheet which fully utilized the high thermal conductivity of an electroconductive material in view of such a condition. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing such a heat conductive sheet easily and reliably, and to provide a heat dissipation device having a high heat dissipation capability using such a heat conductive sheet.

本発明は以下の通りである。
(1)金属箔層と有機高分子化合物層とを含む多層構造を有する熱伝導シートにおいて、前記金属箔層が前記熱伝導シートの面に対して一方向に二層以上で積層されており、前記有機高分子化合物層が少なくとも有機高分子化合物を含有しており、前記各々の金属箔層間が前記有機高分子化合物層で結合されており、且つ前記金属箔層は前記熱伝導シートの厚み方向に配向していることを特徴とする熱伝導シート。
(2)前記一方向に二層以上で積層された金属箔層は、シートの厚さ方向に対し、0〜50度の角度で配向していることを特徴とする上記(1)に記載の熱伝導シート。
The present invention is as follows.
(1) In the heat conductive sheet having a multilayer structure including a metal foil layer and an organic polymer compound layer, the metal foil layer is laminated in two or more layers in one direction with respect to the surface of the heat conductive sheet. The organic polymer compound layer contains at least an organic polymer compound, the metal foil layers are bonded with the organic polymer compound layer, and the metal foil layer is in the thickness direction of the heat conductive sheet. A heat conductive sheet characterized by being oriented in the direction.
(2) The metal foil layer laminated in two or more layers in the one direction is oriented at an angle of 0 to 50 degrees with respect to the thickness direction of the sheet. Thermal conductive sheet.

(3)前記有機高分子化合物が、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物であることを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の熱伝導シート。
(4)上記金属箔層が銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン及びこれらの合金の少なくとも一つを含むことを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれか一つに記載の熱伝導シート。
(3) The heat conductive sheet according to (1) or (2) above, wherein the organic polymer compound is a poly (meth) acrylic acid ester polymer compound.
(4) The metal foil layer includes at least one of copper, aluminum, iron, stainless steel, gold, silver, nickel, palladium, chromium, molybdenum and alloys thereof (1) to (3) The heat conductive sheet as described in any one of these.

(5)前記金属箔層と前記有機高分子化合物層とを含む多層構造を有する熱伝導シートの製造方法であって、
前記金属箔層と前記有機高分子化合物層を交互に積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、前記成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度でスライスする工程と、を有する熱伝導シートの製造方法。
(6)前記金属箔層と前記有機高分子化合物層を含む多層構造を有する熱伝導シートの製造方法であって、
前記金属箔層と前記有機高分子化合物層との積層体を前記金属箔層の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程と、前記成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度でスライスする工程と、を有することを特徴とする熱伝導シートの製造方法。
(7)上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の熱伝導シートを発熱体と放熱体との間に介在させた構造を有することを特徴とする放熱装置。
(5) A method for producing a heat conductive sheet having a multilayer structure including the metal foil layer and the organic polymer compound layer,
The metal foil layer and the organic polymer compound layer are alternately laminated to form a molded body having a multilayer structure, and the molded body is at an angle of 0 to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface. And a step of slicing.
(6) A method for producing a heat conductive sheet having a multilayer structure including the metal foil layer and the organic polymer compound layer,
A step of winding a laminate of the metal foil layer and the organic polymer compound layer around the orientation direction of the metal foil layer to form a molded body having a multilayer structure; and And a step of slicing at an angle of 0 to 30 degrees with respect to the outgoing normal.
(7) A heat dissipation device having a structure in which the heat conductive sheet according to any one of (1) to (4) is interposed between a heating element and a heat dissipation element.

本発明の熱伝導シートは、高い熱伝導性を持ち、必要に応じて密着性、接着性等の性能を容易に追加することが可能であるため、それらを例えば電気・電子回路近傍の放熱用途に適用して、発熱部からの効率の良い放熱を実現することが可能となる。   The heat conductive sheet of the present invention has high heat conductivity, and it is possible to easily add performance such as adhesion and adhesion as needed, so that they can be used for heat dissipation near electric / electronic circuits, for example. By applying to the above, it is possible to realize efficient heat dissipation from the heat generating portion.

また、本発明の熱伝導シートの製造方法によれば、従来法と比較して、生産性、コスト、エネルギー効率、及び確実性の点で有利に、高い熱伝導性と密着性とを併せ持った熱伝導シートを提供することが可能となる。
さらに、本発明の放熱装置によれば、完全且つ効率の良い放熱を実現することが可能となる。
Moreover, according to the method for producing a heat conductive sheet of the present invention, compared with the conventional method, it is advantageous in terms of productivity, cost, energy efficiency, and certainty, and has both high heat conductivity and adhesion. It becomes possible to provide a heat conductive sheet.
Furthermore, according to the heat dissipation device of the present invention, complete and efficient heat dissipation can be realized.

以下、本発明について詳細に説明する。
<熱伝導シート>
本発明の熱伝導シートは、金属箔層と有機高分子化合物層とを含む多層構造を有し、前記金属箔層が前記熱伝導シートの面に対して一方向に二層以上で積層されており、前記有機高分子化合物層が少なくとも有機高分子化合物を含有しており、前記各々の金属箔層間が前記有機高分子化合物層で結合されていることを特徴とする。
具体的な製造方法としては、金属箔層と有機高分子化合物層とを一方向に二層以上で積層又は捲回して得られた成形体を厚さ方向に垂直に、又は角度をつけて切断することで作製される。なお、金属箔層は、得られる熱伝導シートの面方向に対して、一方向となるように二層以上で積層される。製造方法の詳細は後述する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
<Heat conduction sheet>
The heat conductive sheet of the present invention has a multilayer structure including a metal foil layer and an organic polymer compound layer, and the metal foil layer is laminated in two or more layers in one direction with respect to the surface of the heat conductive sheet. The organic polymer compound layer contains at least an organic polymer compound, and each of the metal foil layers is bonded by the organic polymer compound layer.
As a specific manufacturing method, a molded body obtained by laminating or winding two or more metal foil layers and organic polymer compound layers in one direction is cut perpendicularly or at an angle to the thickness direction. It is produced by doing. In addition, a metal foil layer is laminated | stacked by two or more layers so that it may become one direction with respect to the surface direction of the heat conductive sheet obtained. Details of the manufacturing method will be described later.

本発明において、金属箔層が「熱伝導シートの厚み方向に配向」しているとは、金属箔層が熱伝導シートの厚みに対して完全に平行且つ熱伝導シート面に対して完全に垂直である必要はなく、金属箔層が熱伝導シートの面方向よりも厚み方向に配向していると言える範囲で配向していればよい。好ましくは、金属箔がシート厚さ方向に対し、0〜50度の角度で配向していることが好ましい。
具体的には、熱伝導シートの正八角形に切った各辺の厚み方向の断面を、SEM(走査型電子顕微鏡)又は光学顕微鏡を用いて観察し、任意の10層の金属箔層について、熱伝導シート厚さ方向から面方向へ傾斜している角度(90度を超える場合は補角を採用)を測定し、その平均値が0〜50度の角度の範囲になる状態をいう。
In the present invention, the metal foil layer is “oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet” means that the metal foil layer is completely parallel to the thickness of the heat conductive sheet and completely perpendicular to the surface of the heat conductive sheet. It is not necessary that the metal foil layer be oriented in a range where it can be said that the metal foil layer is oriented in the thickness direction rather than the surface direction of the heat conductive sheet. Preferably, the metal foil is preferably oriented at an angle of 0 to 50 degrees with respect to the sheet thickness direction.
Specifically, the cross section in the thickness direction of each side cut into a regular octagon of the heat conduction sheet is observed using an SEM (scanning electron microscope) or an optical microscope. An angle inclined from the conductive sheet thickness direction to the plane direction (a complementary angle is adopted when exceeding 90 degrees) is measured, and the average value is in a range of 0 to 50 degrees.

以下にそれぞれの層について説明する。
<金属箔層>
金属箔層は、例えば、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン等の金属やこれらの金属を少なくとも一つ含む合金等から構成される金属箔からなる。金属箔層として、上記金属箔を打ち抜き加工により複数の孔を開けたものや上記金属のワイヤーを織物状にしたもの、メッシュ加工した金属メッシュ等も用いることが可能である。
金属箔層の厚みに制限はないが、取扱い上の観点から厚さ1μm〜1000μmが好ましい。更に、有機高分子化合物層との接着力を高めるために、化学的粗化、コロナ放電、サンデイング、メッキ、アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤等によってその表面を機械的又は化学的に処理したものであってもよい。
Each layer will be described below.
<Metal foil layer>
The metal foil layer is made of, for example, a metal foil made of a metal such as copper, aluminum, iron, stainless steel, gold, silver, nickel, palladium, chromium, molybdenum, or an alloy containing at least one of these metals. As the metal foil layer, it is possible to use the metal foil having a plurality of holes formed by punching, the metal wire having a woven shape, a meshed metal mesh, or the like.
Although there is no restriction | limiting in the thickness of a metal foil layer, 1 micrometer-1000 micrometers in thickness are preferable from a viewpoint on handling. Furthermore, in order to increase the adhesion with the organic polymer compound layer, the surface is mechanically or chemically treated by chemical roughening, corona discharge, sanding, plating, aluminum alcoholate, aluminum chelate, silane coupling agent, etc. It may be what you did.

<有機高分子化合物層>
本発明になる熱伝導シートの有機高分子化合物層は、有機高分子化合物を含有すれば特に制限はないが、適当なタック強度を有しシート状での取扱い性が良好であることから、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物を含有していることが好ましい。
ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物としては、(メタ)アクリル酸エステルと反応性を有するモノマーとを重合させてなるポリマーであり、官能性モノマーを共重合させた官能基含有ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物が好ましい。
官能性モノマーとしては、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート等が挙げられ、これらは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。官能性モノマーを組み合わせて使用する場合の混合比率は、官能基含有ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物のガラス転移温度(以下「Tg」という)を考慮して決定する。官能基含有ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物のTgは50℃以下であることが好ましい。Tgが50℃以下であると、有機高分子化合物層のタック性が適当であり、取扱い性(樹脂が硬くなり柔軟性が低下する等)に問題を生じないからである。
<Organic polymer compound layer>
The organic polymer compound layer of the heat conductive sheet according to the present invention is not particularly limited as long as it contains an organic polymer compound, but has an appropriate tack strength and is easy to handle in the form of a sheet. It preferably contains a (meth) acrylic acid ester polymer compound.
The poly (meth) acrylic acid ester polymer compound is a polymer obtained by polymerizing a (meth) acrylic acid ester and a reactive monomer, and a functional group-containing poly (meta) obtained by copolymerizing a functional monomer. ) Acrylic acid ester polymer compounds are preferred.
Examples of the functional monomer include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate and the like, and these can be used alone or in combination of two or more. The mixing ratio in the case of using a combination of functional monomers is determined in consideration of the glass transition temperature (hereinafter referred to as “Tg”) of the functional group-containing poly (meth) acrylate polymer compound. The Tg of the functional group-containing poly (meth) acrylate polymer compound is preferably 50 ° C. or lower. This is because if the Tg is 50 ° C. or lower, the tackiness of the organic polymer compound layer is appropriate, and there is no problem in handling properties (such as the resin becomes hard and the flexibility is lowered).

ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物の重量平均分子量は、10万以上が好ましく、30万〜300万がより好ましく、40万〜100万が特に好ましい。重量平均分子量が10万以上であると、耐熱性が高く、シート状にしたときの強度、可とう性及びタック性が適当である。
なお、本発明において、重量平均分子量とは、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
The weight average molecular weight of the poly (meth) acrylic acid ester polymer compound is preferably 100,000 or more, more preferably 300,000 to 3,000,000, particularly preferably 400,000 to 1,000,000. When the weight average molecular weight is 100,000 or more, the heat resistance is high, and the strength, flexibility, and tackiness when formed into a sheet are appropriate.
In the present invention, the weight average molecular weight is a value measured by gel permeation chromatography and converted using a standard polystyrene calibration curve.

本発明において使用されるポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物としては、例えば、ナガセケムテックス株式会社製、商品名:HTR−860P−3(ブチルアクリレートとアクリロニトリル、エチルアクリレートとアクリロニトリル等の共重合体)等が挙げられる。
ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物の製造方法としては、特に制限はなく、例えば、パール重合、溶液重合等の重合方法を使用することができる。 また、有機高分子化合物を構成する成分として、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物の他に、高分子量成分、熱硬化性成分、硬化促進剤、フィラー、カップリング剤等を含んでも良い。
高分子量成分としては、ポリイミド、(メタ)アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、フェノキシ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等が挙げられるが、これらに制限するものではない。
Examples of the poly (meth) acrylic acid ester-based polymer compound used in the present invention include Nagase ChemteX Corporation, trade name: HTR-860P-3 (copolymers such as butyl acrylate and acrylonitrile, ethyl acrylate and acrylonitrile). Polymer) and the like.
There is no restriction | limiting in particular as a manufacturing method of a poly (meth) acrylic-ester type polymer compound, For example, polymerization methods, such as pearl polymerization and solution polymerization, can be used. Moreover, as a component constituting the organic polymer compound, in addition to the poly (meth) acrylate polymer compound, a high molecular weight component, a thermosetting component, a curing accelerator, a filler, a coupling agent, and the like may be included. .
Examples of the high molecular weight component include polyimide, (meth) acrylic resin, urethane resin, polyphenylene ether resin, polyetherimide resin, phenoxy resin, and modified polyphenylene ether resin, but are not limited thereto.

本発明の熱伝導シートにおける有機高分子化合物層は、熱硬化性成分を含有し、硬化性を付与することも可能である。熱硬化性成分としては、エポキシ樹脂、シアネート樹脂、フェノール樹脂及びその樹脂硬化剤等があるが、耐熱性が高い点で、エポキシ樹脂が好ましい。また、これらの樹脂は、単独で又は2種類以上を組み合わせて、使用することができる。
熱硬化成分中の樹脂硬化剤としては特に限定されず、通常用いられている公知の硬化剤を使用することができる。具体的には、例えば、アミン類、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素、ビスフェノール類、フェノール樹脂等が挙げられ、特に吸湿時の耐電食性に優れる点で、フェノールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のフェノール樹脂が好ましい。
The organic polymer compound layer in the heat conductive sheet of the present invention contains a thermosetting component and can impart curability. Examples of the thermosetting component include an epoxy resin, a cyanate resin, a phenol resin, and a resin curing agent thereof, and an epoxy resin is preferable in terms of high heat resistance. Moreover, these resin can be used individually or in combination of 2 or more types.
It does not specifically limit as a resin hardening agent in a thermosetting component, The well-known hardening agent used normally can be used. Specific examples include amines, polyamides, acid anhydrides, polysulfides, boron trifluoride, bisphenols, phenol resins, and the like, and phenol novolac resins and bisphenol A are particularly excellent in terms of resistance to electric corrosion during moisture absorption. Phenol resins such as novolak resins and cresol novolak resins are preferred.

有機高分子化合物層の任意成分である硬化促進剤としては、特に制限はなく、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、ジカルボン酸ジヒドラジド類、トリフェニルホスフィン等を用いることができる。これらは単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。硬化促進剤の添加量は、硬化性と保存安定性の両立という点で、熱硬化性成分及び樹脂硬化剤100質量部に対して、0.1〜5質量部が好ましく、0.2〜3質量部がより好ましい。   The curing accelerator that is an optional component of the organic polymer compound layer is not particularly limited, and imidazoles, dicyandiamide derivatives, dicarboxylic acid dihydrazides, triphenylphosphine, and the like can be used. These can be used alone or in combination of two or more. The addition amount of the curing accelerator is preferably from 0.1 to 5 parts by mass, preferably from 0.2 to 3 parts per 100 parts by mass of the thermosetting component and the resin curing agent, in terms of both curability and storage stability. Part by mass is more preferable.

また、本発明の熱伝導シートの有機高分子化合物層には、その取扱い性向上、熱伝導性向上、導電性付与、溶融粘度の調整及びチキソトロピック性付与等を目的として、金属フィラー、無機フィラー、有機フィラー等のフィラーを添加することもできる。
金属フィラーとしては、特に制限はなく、例えば金、銀、銅、アルミニウム、鉄、インジウム、錫等及びそれらの合金等が使用できる。
無機フィラーとしては、特に制限はなく、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ほう酸アルミニウムウイスカ、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が挙げられ、フィラーの形状についても特に制限はない。
有機フィラーとしては、特に制限はなく、エポキシ樹脂粉、各種ポリマー粉、微細シリコーンゴム等のゴム粉等が挙げられる。
Further, the organic polymer compound layer of the heat conductive sheet of the present invention is provided with a metal filler, an inorganic filler for the purpose of improving the handleability, improving the heat conductivity, imparting conductivity, adjusting the melt viscosity and imparting thixotropic properties. A filler such as an organic filler can also be added.
There is no restriction | limiting in particular as a metal filler, For example, gold | metal | money, silver, copper, aluminum, iron, indium, tin etc. and those alloys etc. can be used.
The inorganic filler is not particularly limited. For example, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum borate whisker, Examples thereof include boron nitride, crystalline silica, and amorphous silica, and the shape of the filler is not particularly limited.
The organic filler is not particularly limited, and examples thereof include epoxy resin powder, various polymer powders, rubber powder such as fine silicone rubber, and the like.

これらのフィラーは、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。これらフィラーのなかでも、熱伝導性向上のためには、銀、銅、アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。また、溶融粘度の調整やチキソトロピック性の付与の目的には、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶性シリカ等が好ましい。   These fillers can be used alone or in combination of two or more. Among these fillers, silver, copper, aluminum, aluminum oxide, aluminum nitride, boron nitride, crystalline silica, amorphous silica and the like are preferable for improving thermal conductivity. For the purpose of adjusting melt viscosity and imparting thixotropic properties, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, calcium silicate, magnesium silicate, calcium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, crystallinity Silica, amorphous silica and the like are preferable.

上記フィラーの使用量は、有機高分子化合物層100質量部に対して1〜2000質量部が好ましい。1質量部未満であると添加効果が得られない傾向があり、2000質量部を超えると、有機高分子化合物層の貯蔵弾性率の上昇、接着性の低下、ボイド残存による電気特性の低下等の問題を起こす傾向がある。
また、本発明の熱伝導シートの有機高分子化合物層には、異種材料間の界面結合を良くするために、各種カップリング剤を添加することもできる。カップリング剤としては、例えば、シラン系、チタン系、アルミニウム系等が挙げられ、これらのなかでも添加効果が高い点でシラン系カップリング剤が好ましい。
As for the usage-amount of the said filler, 1-2000 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of organic polymer compound layers. If the amount is less than 1 part by mass, the addition effect tends to be not obtained. If the amount exceeds 2000 parts by mass, the storage elastic modulus of the organic polymer compound layer increases, the adhesiveness decreases, the electrical properties decrease due to the remaining voids, etc. There is a tendency to cause problems.
In addition, various coupling agents can be added to the organic polymer compound layer of the heat conductive sheet of the present invention in order to improve interfacial bonding between different materials. Examples of the coupling agent include silane-based, titanium-based, aluminum-based, and the like. Among these, a silane-based coupling agent is preferable because of its high addition effect.

本発明では有機高分子化合物層を形成する組成物を溶剤に溶解又は分散してワニスとして用いることが好ましい。フィラーを添加した際のワニスの製造には、フィラーの分散性を考慮して、らいかい機、3本ロール、ボールミル、ビーズミル等を使用するのが好ましく、これらを組み合わせて使用することもできる。また、フィラーと低分子量の原料をあらかじめ混合した後、高分子量の原料を配合することによって、混合する時間を短縮することもできる。さらに、ワニスとした後、真空脱気等によってワニス中の気泡を除去することもできる。   In the present invention, the composition for forming the organic polymer compound layer is preferably dissolved or dispersed in a solvent and used as a varnish. In the production of the varnish when the filler is added, it is preferable to use a raking machine, a three-roll, a ball mill, a bead mill or the like in consideration of the dispersibility of the filler, and these can be used in combination. Moreover, the mixing time can be shortened by mixing the filler and the low molecular weight raw material in advance and then blending the high molecular weight raw material. Further, after the varnish is formed, the bubbles in the varnish can be removed by vacuum degassing or the like.

上記のワニス化するための溶剤としては、特に制限はないが、作製時の揮発性等を考慮すると、例えば、メタノール、エタノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、キシレン等の比較的低沸点の溶剤を使用するのが好ましい。また、塗膜性を向上させる等の目的で、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、シクロヘキサノン等の比較的高沸点の溶剤を使用することもできる。これらの溶剤は、単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
なお、有機高分子化合物層の厚みに制限はないが、取扱い上の観点から厚さ1〜1000μmが好ましい。
The solvent for varnishing is not particularly limited, but considering volatility at the time of production, for example, methanol, ethanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, methyl ethyl ketone, It is preferable to use a solvent having a relatively low boiling point such as acetone, methyl isobutyl ketone, toluene and xylene. For the purpose of improving the coating properties, for example, a solvent having a relatively high boiling point such as dimethylacetamide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, and cyclohexanone can be used. These solvents can be used alone or in combination of two or more.
In addition, although there is no restriction | limiting in the thickness of an organic polymer compound layer, 1-1000 micrometers in thickness are preferable from a viewpoint on handling.

<保護フィルム>
本発明の熱伝導シートの形状保持、異物混入防止の観点から、本発明では熱伝導シートの使用に先立ち、最外面を保護しておくことが好ましい。最外面の保護は、例えば、熱伝導シートを形成する際に、その最外面に保護フィルムを設けることによって実施される。
保護フィルムの材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルナフタレート、メチルペンテンフィルム等の樹脂、コート紙、コート布、アルミ等の金属が挙げられる。これら保護フィルムは、2種以上のフィルムから構成される多層フィルムであってもよく、フィルムの表面がシリコーン系、シリカ系等の離型剤等で処理されたものが好ましく使用される。
<Protective film>
In the present invention, it is preferable to protect the outermost surface prior to the use of the heat conductive sheet from the viewpoint of maintaining the shape of the heat conductive sheet of the present invention and preventing foreign matter contamination. The outermost surface is protected by, for example, providing a protective film on the outermost surface when forming the heat conductive sheet.
Examples of the material for the protective film include resins such as polyethylene, polyester, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyimide, polyetherimide, polyether naphthalate, and methylpentene film, and metals such as coated paper, coated cloth, and aluminum. These protective films may be a multilayer film composed of two or more kinds of films, and a film whose surface is treated with a release agent such as silicone or silica is preferably used.

<熱伝導シートの製造方法>
本発明の熱伝導シートは、金属箔層と有機高分子化合物層とを含む多層構造を有していることを特徴としている。
上記熱伝導シートの製造工程に関しても本発明の範囲内である。本発明の熱伝導シートの製造工程には、下記工程を含む。
(a)金属箔層と有機高分子化合物層を交互に積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
(b)前記成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度でスライスする工程。
あるいは、上記(a)工程の代わりに下記(a’)工程を採用してもよい。
(a’)前記金属箔層と前記有機高分子化合物層との積層体を前記金属箔層の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程。
<The manufacturing method of a heat conductive sheet>
The heat conductive sheet of the present invention has a multilayer structure including a metal foil layer and an organic polymer compound layer.
The manufacturing process of the heat conductive sheet is also within the scope of the present invention. The manufacturing process of the heat conductive sheet of the present invention includes the following processes.
(A) alternately forming metal foil layers and organic polymer compound layers to form a molded body having a multilayer structure;
(B) A step of slicing the molded body at an angle of 0 to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.
Or you may employ | adopt the following (a ') process instead of the said (a) process.
(A ′) A step of forming a formed body having a multilayer structure by winding a laminate of the metal foil layer and the organic polymer compound layer with the orientation direction of the metal foil layer as an axis.

以下、各工程について説明する。
上記(a)の多層構造を有する成形体を形成する工程は、金属箔層と有機高分子化合物層を積層することによって実施することが可能である。積層の形態は、特に限定されるものではなく、例えば、独立した複数の各層を構成するシート状のものを順に重ね合わせる形態に限らず、金属箔層と有機高分子化合物層とを少なくとも各一層ずつ備えた積層体をその端を切断せずに折りたたむ形態であってもよい。
Hereinafter, each step will be described.
The step (a) of forming a molded body having a multilayer structure can be performed by laminating a metal foil layer and an organic polymer compound layer. The form of lamination is not particularly limited. For example, it is not limited to a form in which sheet-like materials constituting a plurality of independent layers are sequentially stacked, and at least each of a metal foil layer and an organic polymer compound layer is provided. The laminated body provided with each may be folded without cutting the end.

各層を構成するシート状のものとは、金属箔層の場合は、金属箔や金属のワイヤー等を織物状としたもの、金属メッシュ等(以下、「金属箔層用シート」ともいう)が挙げられる。有機高分子化合物層の場合は、例えば基材上に有機高分子化合物を含有するワニスを塗工して、硬化性成分を有する場合は硬化処理することで得られたシート状のもの(以下、「有機高分子化合物層用シート」ともいう)を積層に用いてもよい。また、金属箔層の上に有機高分子化合物を含有するワニスを直接塗工して、有機高分子化合物層を成膜することも可能である。   In the case of a metal foil layer, the sheet-like material constituting each layer includes a metal foil or metal wire in a woven shape, a metal mesh or the like (hereinafter also referred to as “metal foil layer sheet”). It is done. In the case of an organic polymer compound layer, for example, a varnish containing an organic polymer compound is applied on a substrate, and when it has a curable component, a sheet-like material obtained by curing treatment (hereinafter, "Organic polymer compound layer sheet") may be used for lamination. It is also possible to directly form a varnish containing an organic polymer compound on the metal foil layer to form an organic polymer compound layer.

また、(a)工程の積層の別の形態として、(a’)工程を採用しても良く具体的には、金属箔層と有機高分子化合物層とを少なくとも各一層ずつ備えた積層体を捲回させて成形体を形成することも可能である。捲回の形態は成形体の形状が円筒形となるものに限らず、角筒形等他の形状となるものであってもよい。なお、積層体は金属箔層と有機高分子化合物層とを各一層ずつ有する構成であればよいが、一層ずつ以上の層構成であってもよい。   Further, as another form of lamination in the step (a), the step (a ′) may be adopted. Specifically, a laminate including at least one metal foil layer and an organic polymer compound layer is provided. It is also possible to form a molded body by winding. The form of winding is not limited to the shape of the molded body being a cylindrical shape, and may be another shape such as a rectangular tube shape. In addition, although the laminated body should just be the structure which has a metal foil layer and an organic polymer compound layer one layer each, the layer structure of one layer or more may be sufficient.

多層構造を形成する方法は、各層を重ね合わせてプレス機やラミネート機を用いて圧着する方法、また上述のように金属箔層上に有機高分子化合物を含有するワニスを塗工して有機高分子化合物層を積層する方法等が挙げられる。
また、多層構造を形成する際に、金属箔層と有機高分子化合物層以外の層を含むことも可能である。また、金属箔層用シートと有機高分子化合物層用シートを交互にする必要はないが、金属箔層の熱伝導性と有機高分子化合物層の接着性や密着性のバランスの観点から交互にすることが好ましい。
The multilayer structure is formed by stacking the layers and pressing them using a press or laminating machine, or by applying a varnish containing an organic polymer compound on the metal foil layer as described above, Examples include a method of laminating molecular compound layers.
Moreover, when forming a multilayer structure, it is also possible to include layers other than a metal foil layer and an organic polymer compound layer. In addition, it is not necessary to alternate the sheet for metal foil layer and the sheet for organic polymer compound layer, but from the viewpoint of balance between thermal conductivity of metal foil layer and adhesion and adhesion of organic polymer compound layer. It is preferable to do.

成形体の形状は、後の(b)工程で、主面からでる法線に対し、0〜30度の角度で成形体をスライスする際に不都合が生じなければ、いかなる形状であってもよい。例えば、各層用のシートの形状を円形に成形し、それらを積層することによって円柱状の成形体を作製し、その後の(b)工程でのスライスを「かつら剥き」のような方法で実施することも可能である。   The shape of the molded body may be any shape as long as there is no inconvenience when slicing the molded body at an angle of 0 to 30 degrees with respect to the normal line from the main surface in the subsequent step (b). . For example, the shape of the sheet for each layer is formed into a circular shape, and a cylindrical formed body is produced by laminating them, and the subsequent slicing in the step (b) is performed by a method such as “wig removal”. It is also possible.

上記(a)工程における積層時の圧力や捲回時の引っ張り力は、後に実施される(b)スライス工程において、成形体のスライス面が潰れて金属箔層の配向が崩れない程度に弱く、且つ成形体における金属箔層と有機高分子化合物層が適度に接着する程度に強くなるように調整することが望ましい。通常、成形体を形成時の圧力や引っ張り力を調整することによって、金属箔層−有機高分子化合物層間の充分な接着を得ることが可能である。しかし、金属箔層−有機高分子化合物層間の接着力が不足する場合、溶剤又は接着剤等を金属箔層−有機高分子化合物層の間に薄く塗布した後に積層又は捲回を実施してもよい。   In the step (a), the pressure at the time of lamination and the tensile force at the time of winding are weak enough that the sliced surface of the molded body is not crushed and the orientation of the metal foil layer is not collapsed in the (b) slicing step to be performed later. And it is desirable to adjust so that it may become strong to such an extent that the metal foil layer and organic polymer compound layer in a molded object adhere moderately. Usually, it is possible to obtain sufficient adhesion between the metal foil layer and the organic polymer compound layer by adjusting the pressure and tensile force when forming the molded body. However, when the adhesive force between the metal foil layer and the organic polymer compound layer is insufficient, even if a solvent or an adhesive is thinly applied between the metal foil layer and the organic polymer compound layer, lamination or winding may be performed. Good.

上記(b)の成形体をスライスする工程は、成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度で、熱伝導シートが所定の厚さを有するようにスライスすることによって実施される。スライス時に使用可能な切断具は、特に限定されるものではないが、鋭利な刃を備えたスライサー及びカンナ等を使用することが好ましい。鋭利な刃を備えた切断具を使用することによって、スライス後に得られる熱伝導シートの金属箔層の配向が乱れ難く、且つ厚みの薄い熱伝導シートを容易に作製することが可能となる。   The step of slicing the molded body of (b) is performed by slicing the molded body at an angle of 0 to 30 degrees with respect to the normal line extending from the main surface so that the heat conductive sheet has a predetermined thickness. To be implemented. Although the cutting tool which can be used at the time of a slice is not specifically limited, It is preferable to use a slicer, a cannula, etc. provided with a sharp blade. By using a cutting tool provided with a sharp blade, the orientation of the metal foil layer of the heat conductive sheet obtained after slicing is hardly disturbed, and a thin heat conductive sheet can be easily produced.

前記スライスする角度が30度以下の場合、得られた熱伝導シートの熱伝導率が良好である。前記成形体が積層体である場合は、金属箔層用シート及び有機高分子化合物層用シートの積層方向とは垂直もしくはほぼ垂直となるように(上記角度の範囲内で)スライスすればよい。また、前記成形体が捲回体である場合は捲回の軸に対して垂直もしくはほぼ垂直となるように(上記角度の範囲内で)スライスすればよい。上述したように、円形状の金属箔層用シート及び有機高分子化合物層用シートを積層した円柱状の成形体の場合は、上記角度の範囲内でかつら剥きのようにスライスしてもよい。
上記成形体を法線に対して0〜30度の角度でスライスすることにより、得られる熱伝導シートは、シートの厚み方向に対して金属箔層が0〜50度の角度で配向することになる。
When the slicing angle is 30 degrees or less, the thermal conductivity of the obtained thermal conductive sheet is good. When the molded body is a laminate, it may be sliced (within the above angle range) so as to be perpendicular or substantially perpendicular to the lamination direction of the metal foil layer sheet and the organic polymer compound layer sheet. Further, when the molded body is a wound body, it may be sliced (within the above angle range) so as to be perpendicular or substantially perpendicular to the winding axis. As described above, in the case of a cylindrical molded body in which a circular metal foil layer sheet and an organic polymer compound layer sheet are laminated, the sheet may be sliced like a wig within the above angle range.
By slicing the molded body at an angle of 0 to 30 degrees with respect to the normal line, the resulting heat conductive sheet has a metal foil layer oriented at an angle of 0 to 50 degrees with respect to the thickness direction of the sheet. Become.

(b)工程は、熱伝導シートを構成する組成物のガラス転移温度(Tg)よりも50℃高い温度(Tg+50℃)〜Tgよりも20℃低い温度(Tg−20℃)の範囲で実施することが好ましい。スライス時の温度がTg+50℃以下であると、成形体が柔軟になってスライスが実施し難くなることを防ぐだけでなく、熱伝導シート内の金属箔層の配向が乱れることも防ぐ。
一方、スライス時の温度がTg−20℃以上であると、成形体が固く脆くなり、スライスが実施し難くなることもなく、スライス直後に熱伝導シートが割れることを回避しやすい。スライスを実施するより好ましい温度は、Tg+40℃〜Tg−10℃の温度範囲である。
(B) A process is implemented in the range (Tg + 50 degreeC) 50 degreeC higher than the glass transition temperature (Tg) of the composition which comprises a heat conductive sheet-20 degreeC lower than Tg (Tg-20 degreeC). It is preferable. When the temperature at the time of slicing is Tg + 50 ° C. or less, not only does the molded body become flexible and it becomes difficult to perform slicing, but also the orientation of the metal foil layer in the heat conductive sheet is prevented from being disturbed.
On the other hand, when the temperature at the time of slicing is Tg−20 ° C. or higher, the molded body becomes hard and brittle, and it is difficult to perform slicing, and it is easy to avoid the thermal conductive sheet from cracking immediately after slicing. A more preferable temperature for slicing is a temperature range of Tg + 40 ° C. to Tg−10 ° C.

<放熱装置>
本発明は放熱装置も範囲内である。本発明の放熱装置は、発熱体と放熱体との間に本発明の熱伝導シートを介在させた構造を有する。
本発明の放熱装置に使用可能な発熱体としては、少なくともその表面温度が200℃を超えないものであり、本発明の熱伝導シートを好適に使用できる温度は−10℃〜120℃の範囲である。発熱体の表面が200℃を超える可能性が高い、例えば、ジェットエンジンのノズル近傍、窯陶釜内部周辺、溶鉱炉内部周辺、原子炉内部周辺、宇宙船外殻等における放熱装置への適用は、熱伝導シート内の有機高分子化合物が分解してしまう可能性が高いので適さない傾向がある。本発明の放熱装置に好適な発熱体としては、例えば、半導体パッケージ、ディスプレイ、LED、電灯等が挙げられる。
<Heat dissipation device>
The present invention also includes a heat dissipation device. The heat dissipating device of the present invention has a structure in which the heat conductive sheet of the present invention is interposed between the heat generating body and the heat dissipating body.
The heating element that can be used in the heat dissipation device of the present invention has at least a surface temperature not exceeding 200 ° C, and the temperature at which the heat conductive sheet of the present invention can be suitably used is in the range of -10 ° C to 120 ° C. is there. There is a high possibility that the surface of the heating element exceeds 200 ° C., for example, in the vicinity of the nozzle of a jet engine, around the inside of a kiln pot, around the inside of a blast furnace, around the inside of a nuclear reactor, outer space shell, etc. Since there is a high possibility that the organic polymer compound in the heat conductive sheet is decomposed, it tends to be unsuitable. Examples of the heating element suitable for the heat dissipation device of the present invention include a semiconductor package, a display, an LED, and an electric lamp.

一方、本発明の放熱装置に使用可能な放熱体は、特に限定されるものではなく、放熱装置に適用される代表的なものであってよい。例えば、アルミや銅製のフィン又は板等を利用したヒートシンク、ヒートパイプに接続されているアルミや銅製のブロック、内部に冷却液体をポンプで循環させているアルミや銅製のブロック、ペルチェ素子及びこれを備えたアルミや銅製のブロック等が挙げられる。   On the other hand, the heat radiator that can be used in the heat radiating device of the present invention is not particularly limited, and may be a typical one that is applied to the heat radiating device. For example, a heat sink using aluminum or copper fins or plates, an aluminum or copper block connected to a heat pipe, an aluminum or copper block in which cooling liquid is circulated by a pump, a Peltier element and this Examples include aluminum and copper blocks.

アルミや銅に代わって、熱伝導率10W/mK以上の素材、例えば、銀、鉄、インジウム等の金属、黒鉛、ダイヤモンド、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミ等の素材を利用したものも好ましい。
本発明の放熱装置は、上述の発熱体と放熱体との間に本発明の熱伝導シートを設置し、各々の面を接触させて固定することによって成立する。熱伝導シートの固定は、各接触面を十分に密着させた状態で固定できる方法であれば、特に限定されずに、如何なる方法を用いてもよい。但し、各接触面の十分な密着を持続させる観点から、押し付け力が持続するような方法が好ましい。例えば、ばねを用いてねじ止めする方法、クリップを用いて挟み込む方法が挙げられる。本発明の放熱装置によれば、高い放熱効率を達成することが可能である。
Instead of aluminum or copper, materials with a thermal conductivity of 10 W / mK or more, such as metals such as silver, iron, indium, graphite, diamond, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, aluminum oxide, etc. Those utilized are also preferred.
The heat dissipating device of the present invention is established by installing the heat conductive sheet of the present invention between the above-described heat generating body and the heat dissipating body and fixing each surface in contact. The heat conductive sheet is not particularly limited as long as it can be fixed in a state where the contact surfaces are sufficiently adhered, and any method may be used. However, from the viewpoint of maintaining sufficient contact between the contact surfaces, a method in which the pressing force is maintained is preferable. For example, the method of screwing using a spring and the method of inserting | pinching using a clip are mentioned. According to the heat dissipation device of the present invention, high heat dissipation efficiency can be achieved.

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

なお、各実施例において熱伝導性の指標とした熱伝導率と、密着性の指標としたタック強度は、以下の方法により求めた。   In each example, the thermal conductivity as an index of thermal conductivity and the tack strength as an index of adhesion were obtained by the following methods.

(熱伝導率の測定)
測定する熱伝導シートを1cm×1cmの大きさにカッターで切断し、その切断片を一方の面がトランジスタ(2SC2233)、他方の面がアルミニウム放熱ブロックに接するように配置し、試験サンプルを作製した。次いで、トランジスタを押し付けながら、試験サンプルに電流を通じ、トランジスタの温度(T1、単位℃)及び放熱ブロックの温度(T2、単位℃)を測定し、測定値及び印可電力(W、単位W)から、下式に沿って、熱抵抗(X、単位℃/W)を測定した。
(Measurement of thermal conductivity)
The heat conductive sheet to be measured was cut into a size of 1 cm × 1 cm with a cutter, and the cut piece was placed so that one surface was in contact with the transistor (2SC2233) and the other surface was in contact with the aluminum heat dissipation block, thereby preparing a test sample. . Next, while pressing the transistor, current is passed through the test sample to measure the temperature of the transistor (T1, unit ° C) and the temperature of the heat dissipation block (T2, unit ° C). From the measured value and the applied power (W, unit W), The thermal resistance (X, unit ° C / W) was measured according to the following formula.

Figure 2011178008
Figure 2011178008

得られた熱抵抗(X)、切断片の膜厚(d、単位μm)、及び熱伝導率の既知試料による補正係数Cから、下式に沿って、熱伝導率(Tc、単位W/mK)を見積もった。   From the obtained thermal resistance (X), the thickness of the cut piece (d, unit μm), and the correction coefficient C based on a known sample of thermal conductivity, the thermal conductivity (Tc, unit W / mK) was ) Was estimated.

Figure 2011178008
Figure 2011178008

(タック強度の測定)
レスカ株式会社製タッキング試験機を用いて、JIS Z0237−1991に記載の方法(プローブ径5.1mmφ、引き剥がし速度10mm/s、接触荷重100gf/cm、接触時間1s)により測定した。
(Measurement of tack strength)
It measured by the method (Probe diameter 5.1mm (phi), peeling speed 10mm / s, contact load 100gf / cm < 2 >, contact time 1s) as described in JISZ0237-1991 using the Reska Co., Ltd. tacking tester.

(実施例1)
YDCN−703(東都化成株式会社製、商品名:o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210)42.3質量部、フェノライトLF2882(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名:ビスフェノールAノボラック樹脂)23.9質量部、HTR−860P−3(ナガセケムテックス株式会社製、商品名:エポキシ基含有アクリルゴム、分子量80万、Tg−7℃)140質量部、キュアゾール2PZ−CN(四国化成工業株式会社製、商品名:1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール)0.4質量部及びNUCA−187(日本ユニカー株式会社製、商品名:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)0.7質量部からなる組成物に、メチルエチルケトンを加えて攪拌混合し、真空脱気して有機高分子化合物含有ワニスを得た。
Example 1
42.3 parts by mass of YDCN-703 (manufactured by Toto Kasei Co., Ltd., trade name: o-cresol novolac type epoxy resin, epoxy equivalent 210), Phenolite LF2882 (manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., trade name: bisphenol A novolak) Resin) 23.9 parts by mass, HTR-860P-3 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, trade name: epoxy group-containing acrylic rubber, molecular weight 800,000, Tg-7 ° C.) 140 parts by mass, Curazole 2PZ-CN (Shikoku Chemicals) Industrial Co., Ltd., trade name: 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole) 0.4 parts by mass and NUCA-187 (Nihon Unicar Co., Ltd., trade name: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane) 0.7 mass Add methyl ethyl ketone to the composition consisting of parts, stir and mix, and vacuum degas to organic polymer To obtain a compound containing varnish.

この有機高分子化合物含有ワニスを厚さ50μmの離型処理ポリエチレンテレフタレート(帝人株式会社製、商品名:ピューレックスS−31)上に塗布し、100℃で10分間、140℃で5分間加熱乾燥し、前記ポリエチレンテレフタレートから剥離することで、厚さ10μmのフィルム状の有機高分子化合物層用シートを得た。
このフィルム状有機高分子化合物層用シートと、金属箔層用シートとしての電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製、商品名「F0−WS」、箔厚9μm)とを、ラミネーターを用いて60℃で交互にラミネートすることで、厚み10mmの多層構造を有する成形体を得た。
This organic polymer compound-containing varnish was applied onto a 50 μm thick release-treated polyethylene terephthalate (trade name: Purex S-31, manufactured by Teijin Ltd.), and dried by heating at 100 ° C. for 10 minutes and at 140 ° C. for 5 minutes. And it peeled from the said polyethylene terephthalate, and the sheet | seat for film-form organic polymer compound layers of thickness 10 micrometers was obtained.
Using the laminator, this film-like organic polymer compound layer sheet and an electrolytic copper foil (made by Furukawa Circuit Foil Co., Ltd., trade name “F0-WS”, foil thickness 9 μm) as a metal foil layer sheet are used. By alternately laminating at 60 ° C., a molded body having a multilayer structure with a thickness of 10 mm was obtained.

この成形体をドライアイスで冷却した後、−10℃の温度において、積層断面をカンナを用いてスライス(銅箔面から出る法線に対し5度の角度)することで、実施例1の熱伝導シートを得た。
得られた熱伝導シートの断面を光学顕微鏡で観察し、熱伝導シート表面に対する金属箔層の角度を測定したところ8度であり、金属箔層は熱伝導シートの厚み方向に0〜50度の角度で配向していることが認められた。
得られた熱伝導シートの熱伝導率は32W/mK、タック強度は0.21Nと共に良好な値を示した。
After cooling this molded body with dry ice, at a temperature of −10 ° C., the laminated section was sliced with a canna (at an angle of 5 degrees with respect to the normal line coming out of the copper foil surface), so that the heat of Example 1 was obtained. A conductive sheet was obtained.
When the cross section of the obtained heat conductive sheet was observed with an optical microscope and the angle of the metal foil layer with respect to the surface of the heat conductive sheet was measured, it was 8 degrees, and the metal foil layer was 0 to 50 degrees in the thickness direction of the heat conductive sheet. Orientation was observed at an angle.
The obtained heat conductive sheet had a heat conductivity of 32 W / mK, and a tack strength of 0.21 N and a good value.

(実施例2)
実施例1で得られた有機高分子化合物含有ワニスを、金属箔層用シートとしての電解銅箔(古河サーキットフォイル(株)製、商品名「F0−WS」、箔厚9μm)上に塗布し、100℃で10分間、140℃で5分間加熱乾燥し、厚さ10μmの有機高分子化合物層付き銅箔を得た。
この有機高分子化合物層付き銅箔を、ラミネーターを用いて60℃で交互にラミネートすることで、厚み10mmの多層構造を有する成形体を得た。この成形体をドライアイスで冷却した後、−10℃の温度において、積層断面をカンナを用いてスライス(銅箔面から出る法線に対し5度の角度)することで、実施例2の熱伝導シートを得た。
(Example 2)
The organic polymer compound-containing varnish obtained in Example 1 was applied onto an electrolytic copper foil (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd., trade name “F0-WS”, foil thickness 9 μm) as a metal foil layer sheet. And dried at 100 ° C. for 10 minutes and 140 ° C. for 5 minutes to obtain a copper foil with an organic polymer compound layer having a thickness of 10 μm.
This copper foil with an organic polymer compound layer was alternately laminated at 60 ° C. using a laminator to obtain a molded body having a multilayer structure with a thickness of 10 mm. After cooling this molded body with dry ice, the laminated section was sliced at a temperature of −10 ° C. with a canna (at an angle of 5 degrees with respect to the normal line coming out of the copper foil surface), so that the heat of Example 2 was obtained. A conductive sheet was obtained.

得られた熱伝導シートの断面を光学顕微鏡で観察し、熱伝導シート表面に対する金属箔の角度を測定したところ6度であり、金属箔は熱伝導シートの厚み方向に0〜50度の角度で配向していることが認められた。得られた熱伝導シートの熱伝導率は43W/mK、タック強度は0.25Nと共に良好な値を示した。   The cross section of the obtained heat conductive sheet was observed with an optical microscope, and the angle of the metal foil relative to the surface of the heat conductive sheet was measured to be 6 degrees. The metal foil was at an angle of 0 to 50 degrees in the thickness direction of the heat conductive sheet. Orientation was observed. The obtained heat conductive sheet had a heat conductivity of 43 W / mK and a tack strength of 0.25 N and a good value.

(比較例1)
実施例1で得られたフィルム状の有機高分子化合物層用シートを比較例1の熱伝導シートとし、タック強度を測定したところ0.45Nと良好であったが、熱伝導率は0.6W/mKと低い値を示した。
(Comparative Example 1)
The film-like organic polymer compound layer sheet obtained in Example 1 was used as the heat conductive sheet of Comparative Example 1, and the tack strength was measured to be 0.45 N, but the heat conductivity was 0.6 W. The value was as low as / mK.

(比較例2)
実施例2で得られた有機高分子化合物層付き銅箔を比較例2の熱伝導シートとし、熱伝導率を測定したところ1.4W/mKと低い値を示し、樹脂面のタック強度は0.42Nと良好であったが、銅箔面は0Nと密着性を示さなかった。
(Comparative Example 2)
The copper foil with an organic polymer compound layer obtained in Example 2 was used as the heat conductive sheet of Comparative Example 2, and the heat conductivity was measured to show a low value of 1.4 W / mK, and the tack strength of the resin surface was 0. The copper foil surface showed no adhesion with 0N.

(比較例3)
実施例1で用いた電解銅箔(古河サーキットフォイル社製、商品名「F0−WS」、箔厚9μm)を比較例3の熱伝導シートとした。タック強度が0Nと密着性が低く、熱伝導率を測定したところ11W/mKと低い値を示した。
(Comparative Example 3)
The electrolytic copper foil used in Example 1 (manufactured by Furukawa Circuit Foil, trade name “F0-WS”, foil thickness 9 μm) was used as the heat conductive sheet of Comparative Example 3. The tack strength was 0N and adhesion was low, and when the thermal conductivity was measured, it showed a low value of 11 W / mK.

Figure 2011178008
Figure 2011178008

本発明により、高い熱伝導性を持ち、必要に応じて密着性、接着性等の性能を容易に追加することが可能な熱伝導シートを提供できる。   According to the present invention, it is possible to provide a thermal conductive sheet having high thermal conductivity and capable of easily adding performance such as adhesion and adhesion as required.

Claims (7)

金属箔層と有機高分子化合物層とを含む多層構造を有する熱伝導シートにおいて、前記金属箔層が前記熱伝導シートの面に対して一方向に二層以上で積層されており、前記有機高分子化合物層が少なくとも有機高分子化合物を含有しており、前記各々の金属箔層間が前記有機高分子化合物層で結合されており、且つ前記金属箔層は前記熱伝導シートの厚み方向に配向していることを特徴とする熱伝導シート。   In the heat conductive sheet having a multilayer structure including a metal foil layer and an organic polymer compound layer, the metal foil layer is laminated in two or more layers in one direction with respect to the surface of the heat conductive sheet, The molecular compound layer contains at least an organic polymer compound, each of the metal foil layers is bonded by the organic polymer compound layer, and the metal foil layer is oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet. The heat conductive sheet characterized by the above-mentioned. 前記一方向に二層以上で積層された金属箔層は、シートの厚さ方向に対し、0〜50度の角度で配向していることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導シート。   The heat conductive sheet according to claim 1, wherein the metal foil layer laminated in two or more directions in one direction is oriented at an angle of 0 to 50 degrees with respect to the thickness direction of the sheet. 前記有機高分子化合物が、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の熱伝導シート。   The heat conductive sheet according to claim 1, wherein the organic polymer compound is a poly (meth) acrylate polymer compound. 上記金属箔層が銅、アルミニウム、鉄、ステンレス、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン及びこれらの合金の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導シート。   The metal foil layer includes at least one of copper, aluminum, iron, stainless steel, gold, silver, nickel, palladium, chromium, molybdenum, and alloys thereof. The heat conductive sheet as described. 前記金属箔層と前記有機高分子化合物層とを含む多層構造を有する熱伝導シートの製造方法であって、
前記金属箔層と前記有機高分子化合物層を交互に積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、前記成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度でスライスする工程と、を有する熱伝導シートの製造方法。
A method for producing a heat conductive sheet having a multilayer structure including the metal foil layer and the organic polymer compound layer,
The metal foil layer and the organic polymer compound layer are alternately laminated to form a molded body having a multilayer structure, and the molded body is at an angle of 0 to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface. And a step of slicing.
前記金属箔層と前記有機高分子化合物層を含む多層構造を有する熱伝導シートの製造方法であって、
前記金属箔層と前記有機高分子化合物層との積層体を前記金属箔層の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程と、前記成形体をその主面から出る法線に対して0〜30度の角度でスライスする工程と、を有することを特徴とする熱伝導シートの製造方法。
A method for producing a heat conductive sheet having a multilayer structure including the metal foil layer and the organic polymer compound layer,
A step of winding a laminate of the metal foil layer and the organic polymer compound layer around the orientation direction of the metal foil layer to form a molded body having a multilayer structure; and And a step of slicing at an angle of 0 to 30 degrees with respect to the outgoing normal.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱伝導シートを発熱体と放熱体との間に介在させた構造を有することを特徴とする放熱装置。   It has the structure which interposed the heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-4 between the heat generating body and the heat radiator, The heat radiator characterized by the above-mentioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020021817A (en) * 2018-07-31 2020-02-06 日本ゼオン株式会社 Heat conductive sheet

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