JP2011230472A - Heat conductive sheet with high insulating property and heat radiator using the same - Google Patents

Heat conductive sheet with high insulating property and heat radiator using the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat conductive sheet which maintains high heat conductivity and further has additional characteristics such as an insulating property and an adhesive property.SOLUTION: In the heat conductive sheet which has multilayered structure of two or more layers including a layer (A) and a layer (B) formed by lamination in a sheet thickness direction, the layer (A) includes a composition including an organic polymer compound and an insulating aspherical particles with a volume resistivity of ≥10Ω m and the insulating aspherical particles are oriented in a longitudinal direction toward a thickness direction of the layer (A), and the layer (B) includes an insulating resin composition of ≥10 kV/mm.

Description

本発明は、絶縁性の高い熱伝導シート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 having high insulating properties 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、熱伝導グリースよりも熱伝導シートの方が優れている。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 transfer grease or heat transfer sheet is sandwiched and adhered between a heating element such as a semiconductor package and a heat dissipation element made of aluminum or copper to transfer heat to the outside. Has been. From the viewpoint of workability when assembling the heat dissipation device, the heat conductive sheet is superior to the heat conductive grease. 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、マトリックス材料中に、熱伝導性の無機粒子を配合した様々な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。熱伝導性の無機粒子として使用される物質は、カーボン、銀及び銅等の電気伝導性を有する物質と、アルミナ、シリカ、窒化アルミ及び窒化ホウ素等の電気絶縁性の物質とに大別される。   For example, for the purpose of improving thermal conductivity, various thermal conductive composite compositions in which thermally conductive inorganic particles are blended in a matrix material and molded products thereof have been proposed. Substances used as thermally conductive inorganic particles are roughly classified into electrically conductive substances such as carbon, silver and copper, and electrically insulating substances such as alumina, silica, aluminum nitride and boron nitride. .

電気伝導性の物質は、それらを配線の近傍に使用すると回路をショートさせる可能性があるため、電気伝導性の片面もしくは両面に電気絶縁性層を設ける等の電気絶縁性を付与するための配慮が必要となる(例えば、特許文献1及び2参照)。
また、そのような電気絶縁性の問題を根本的に解決するため、熱伝導性の無機粒子に電気絶縁性の物質を用いる方法が挙げられる。例えば、窒化ホウ素等の無機粒子粉末を配合した組成物からなる絶縁放熱シートが提案されている(例えば、特許文献3参照)。
さらに、熱伝導シートの中間層に絶縁性の合成樹脂フィルム層を設けることで絶縁性を高めている提案がなされている(例えば、特許文献4参照)。
Electrically conductive substances may cause a short circuit if they are used in the vicinity of wiring. Considerations for providing electrical insulation such as providing an electrical insulation layer on one or both sides of electrical conductivity. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).
Moreover, in order to fundamentally solve such a problem of electrical insulation, a method of using an electrically insulating substance for the thermally conductive inorganic particles can be mentioned. For example, an insulating heat dissipation sheet made of a composition in which inorganic particle powder such as boron nitride is blended has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
Furthermore, the proposal which raises insulation by providing the insulating synthetic resin film layer in the intermediate | middle layer of a heat conductive sheet is made | formed (for example, refer patent document 4).

パワーデバイスのような大電流用途では、発熱量増大に対応するための高放熱性と、大電流で使用時に絶縁性を確保できる高電気絶縁性が要求されている。しかし、従来の熱伝導シートでは、熱伝導性と電気絶縁性とを高いレベルで両立することは困難であるため、さらなる開発が必要とされている。   High current applications such as power devices are required to have high heat dissipation to cope with an increase in the amount of heat generated and high electrical insulation that can ensure insulation when used with a large current. However, in the conventional heat conductive sheet, since it is difficult to achieve both high thermal conductivity and electrical insulation at a high level, further development is required.

特開2000−191812号公報JP 2000-191812 A 特開2007−1038号公報JP 2007-1038 A 特開2008−280496号公報JP 2008-280496 A 特開2004−122664号公報JP 2004-122664 A

例えば、特許文献1、特許文献2に開示された熱伝導シートでは、高熱伝導性を確保するために、熱伝導性に優れる金属やグラファイト等を用いている。しかしこれらは電気伝導性の物質のため、電気絶縁性を付与する配慮をしても高い電気絶縁性を付与することは難しい。   For example, in the heat conductive sheets disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2, a metal, graphite, or the like having excellent heat conductivity is used in order to ensure high heat conductivity. However, since these are electrically conductive substances, it is difficult to provide high electrical insulation even if consideration is given to providing electrical insulation.

これに対し、特許文献3に開示された熱伝導シートでは、熱伝導性物質に電気絶縁性の無機粒子を用いているため、一定の電気絶縁性は確保できるが、大電流を使用する用途での高い電気絶縁性には不安が残る。
また、特許文献4に開示された熱伝導シートでは、中間層の合成樹脂フィルム層により高い電気絶縁性は確保できるが、熱伝導性の低い中間層を設けているため高い熱伝導性を確保することは難しい。
On the other hand, in the heat conductive sheet disclosed in Patent Document 3, since electrically insulating inorganic particles are used as the heat conductive material, a certain electric insulating property can be ensured, but in applications where a large current is used. Anxiety remains for high electrical insulation.
Moreover, in the heat conductive sheet disclosed in Patent Document 4, high electrical insulation can be ensured by the synthetic resin film layer of the intermediate layer, but high heat conductivity is ensured because the intermediate layer having low heat conductivity is provided. It ’s difficult.

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、シートの熱伝導性と電気絶縁性とを高いレベルで両立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、高い熱伝導性を維持し、且つ高い電気絶縁性を有する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使用して、高い放熱能力を持ち、且つ近傍の回路をショートさせるリスクの少ない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 toward the heat conductive sheet, but none of the methods is satisfactory from the viewpoint of achieving both high levels of thermal conductivity and electrical insulation of the sheet.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide a heat conductive sheet that maintains high thermal conductivity and has high electrical insulation. Another object of the present invention is to provide a heat dissipation device that uses such a heat conductive sheet and has a high heat dissipation capability and has a low risk of short-circuiting nearby circuits.

本発明は以下の通りである。
(1)層(A)と層(B)を含む二層以上の多層構造をシート厚み方向で積層するように有する熱伝導シートにおいて、前記層(A)が、10Ω・m以上の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子及び有機高分子化合物を含む組成物からなる層であり、且つ前記絶縁性非球状粒子が前記層(A)の厚み方向に対し長軸方向で配向しており、
前記層(B)が、10kV/mm以上の絶縁性樹脂組成物からなる層であることを特徴とする熱伝導シート。
The present invention is as follows.
(1) In the heat conductive sheet having a multilayer structure of two or more layers including the layer (A) and the layer (B) so as to be laminated in the sheet thickness direction, the layer (A) has a volume of 10 9 Ω · m or more. It is a layer made of a composition comprising insulating non-spherical particles having resistivity and an organic polymer compound, and the insulating non-spherical particles are oriented in the major axis direction with respect to the thickness direction of the layer (A). ,
The heat conductive sheet, wherein the layer (B) is a layer made of an insulating resin composition of 10 kV / mm or more.

(2)前記絶縁性非球状粒子が窒化ホウ素粒子であることを特徴とする上記(1)に記載の熱伝導シート。
(3)前記絶縁性非球状粒子が板状窒化ホウ素粒子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。
(2) The heat conductive sheet according to (1), wherein the insulating non-spherical particles are boron nitride particles.
(3) The heat conductive sheet according to (1) or (2), wherein the insulating non-spherical particles are plate-like boron nitride particles.

(4)前記絶縁性樹脂組成物がポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方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。
(5)前記層(B)が、前記樹脂組成物中に体積抵抗率10Ω・m以上且つ熱伝導率10W/mK以上の粒子を含むことを特徴とする上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の熱伝導シート。
(4) The thermal conductive sheet according to any one of (1) to (3), wherein the insulating resin composition includes at least one of a polyamideimide resin and an epoxy resin.
(5) The above (1) to (4), wherein the layer (B) contains particles having a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more and a thermal conductivity of 10 W / mK or more in the resin composition. The heat conductive sheet as described in any one of these.

(6)前記層(A)が、下記(a)〜(d)工程を含む製造方法により得られることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の熱伝導シート。
(a)少なくとも前記絶縁性非球状粒子と前記有機高分子化合物とを混合して層(A)用の組成物を調製する工程と、
(b)前記組成物を用いて、前記絶縁性非球状粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c−1)前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
(6) The heat conductive sheet according to any one of (1) to (5), wherein the layer (A) is obtained by a production method including the following steps (a) to (d): .
(A) mixing at least the insulating non-spherical particles and the organic polymer compound to prepare a composition for the layer (A);
(B) using the composition, forming a primary sheet oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the insulating non-spherical particles;
(C-1) a step of laminating the primary sheets to form a molded body having a multilayer structure;
(D) A step of slicing the molded body at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.

(7)前記層(A)が、下記(a)〜(d)工程を含む製造方法により得られることを特徴とする上記(1)〜(5)のいずれか一つに記載の熱伝導シート。
(a)少なくとも前記絶縁性非球状粒子と前記有機高分子化合物とを混合して層(A)用の組成物を調製する工程と、
(b)前記組成物を用いて、前記絶縁性非球状粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c−2)前記絶縁性非球状粒子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、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
(8)上記(1)〜(7)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。
(7) The heat conductive sheet according to any one of (1) to (5), wherein the layer (A) is obtained by a production method including the following steps (a) to (d): .
(A) mixing at least the insulating non-spherical particles and the organic polymer compound to prepare a composition for the layer (A);
(B) using the composition, forming a primary sheet oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the insulating non-spherical particles;
(C-2) forming a molded body having a multilayer structure by winding around the orientation direction of the insulating non-spherical particles;
(D) A step of slicing the molded body at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.
(8) A heat dissipation device having a structure in which the heat conductive sheet according to any one of (1) to (7) is interposed between a heating element and a heat dissipation element.

本発明の熱伝導シートは、高い熱伝導性と高い電気絶縁性とを併せ持つものとすることができる。なお、必要に応じて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 can have both high heat conductivity and high electrical insulation. In addition, since it is possible to easily add performance such as adhesiveness as needed, they are applied to, for example, heat dissipation applications in the vicinity of electric / electronic circuits to achieve efficient heat dissipation from the heat generating part. It becomes possible.

また、本発明の熱伝導シートは、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、高い熱伝導性と高い柔軟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、回路近傍でショートを起こす可能性が極めて低くなり、完全且つ効率の良い放熱を実現することが可能となる。
In addition, the thermal conductive sheet of the present invention is advantageous in terms of productivity, cost, energy efficiency, and certainty compared to the conventional method, and is a thermal conductive sheet having both high thermal conductivity and high flexibility. It becomes possible to provide.
Furthermore, according to the heat dissipating device of the present invention, the possibility of causing a short circuit near the circuit becomes extremely low, and it is possible to realize complete and efficient heat dissipation.

実施例1及び実施例2で得られた熱伝導シートの概略断面図を示す。The schematic sectional drawing of the heat conductive sheet obtained in Example 1 and Example 2 is shown.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の熱伝導シートは、層(A)と層(B)を含む二層以上の多層構造をシート厚み方向で積層するように有する熱伝導シートであって、前記層(A)が、10Ω・m以上の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子及び有機高分子化合物を含む組成物からなる層であり、且つ前記絶縁性非球状粒子が前記層(A)の厚み方向に対し長軸方向で配向しており、前記層(B)が、10kV/mm以上の絶縁性樹脂組成物からなる層であることを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The heat conductive sheet of the present invention is a heat conductive sheet having a multilayer structure of two or more layers including a layer (A) and a layer (B) so as to be laminated in the sheet thickness direction, wherein the layer (A) is 10 A layer comprising a composition comprising insulating non-spherical particles having a volume resistivity of 9 Ω · m or more and an organic polymer compound, and the insulating non-spherical particles are long in the thickness direction of the layer (A). It is oriented in the axial direction, and the layer (B) is a layer made of an insulating resin composition of 10 kV / mm or more.

<層(A)>
本発明における層(A)は、10Ω・m以上の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子及び有機高分子化合物を含む組成物からなる層である。
本発明において、10Ω・m以上の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子を用いることで層(A)の熱伝導性に十分効果がある。
<Layer (A)>
The layer (A) in the present invention is a layer made of a composition containing insulating non-spherical particles having a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more and an organic polymer compound.
In the present invention, the use of insulating non-spherical particles having a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more has a sufficient effect on the thermal conductivity of the layer (A).

非球状粒子とは具体的には、長軸方向と短軸方向の比率が1.5以上のものを、本発明において「非球状」とする。本発明において、この範囲の非球状粒子を含有していればよく、必要に応じてこの範囲外の粒子を添加することも可能である。非球状粒子のアスペクト比の高い方がより配向に有利なため、粒子形状としては針状もしくは板状が好ましい。さらに、球状粒子を粉砕、解砕等により非球状粒子として用いることも可能である。
本発明における絶縁性非球状粒子は、体積抵抗率が10Ω・m以上であり、さらには1011Ω・m以上であることがより好ましい。なお、上記範囲の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子を適宜選択して用いることができる。
また、非球状粒子の好ましい熱伝導率は、10W/mK以上である。
本発明で、層(A)に用いることが可能な体積抵抗率10Ω・m以上の絶縁性非球状粒子としては、下記のものが挙げられる。
アルミナ(10〜1012Ω・m、21〜40W/mK)、酸化マグネシウム(1012〜1013Ω・m、60W/mK)、酸化ベリリウム(>1010Ω・m、130W/mK)、窒化アルミ(1011〜1012Ω・m、70〜200W/mK)、窒化ホウ素(1012〜1014Ω・m、40〜60W/mK)、窒化珪素(1012〜1014Ω・m、25〜155W/mK)。
Specifically, the non-spherical particles are those having a ratio of the major axis direction to the minor axis direction of 1.5 or more as “non-spherical” in the present invention. In the present invention, it is sufficient that non-spherical particles in this range are contained, and particles outside this range can be added as necessary. Since the higher aspect ratio of the non-spherical particles is more advantageous for orientation, the particle shape is preferably a needle shape or a plate shape. Furthermore, the spherical particles can be used as non-spherical particles by pulverization, pulverization, or the like.
The insulating non-spherical particles in the present invention have a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more, and more preferably 10 11 Ω · m or more. Insulating non-spherical particles having a volume resistivity in the above range can be appropriately selected and used.
Moreover, the preferable thermal conductivity of a non-spherical particle is 10 W / mK or more.
Examples of the insulating non-spherical particles having a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more that can be used for the layer (A) in the present invention include the following.
Alumina (10 9 to 10 12 Ω · m, 21 to 40 W / mK), magnesium oxide (10 12 to 10 13 Ω · m, 60 W / mK), beryllium oxide (> 10 10 Ω · m, 130 W / mK), Aluminum nitride (10 11 to 10 12 Ω · m, 70 to 200 W / mK), boron nitride (10 12 to 10 14 Ω · m, 40 to 60 W / mK), silicon nitride (10 12 to 10 14 Ω · m, 25-155 W / mK).

本発明の層(A)に使用可能な絶縁性非球状粒子の具体例としては、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化珪素等が挙げられる。特に限定するものではないが、本発明では、耐水性の高さ、及び人体に対する有害性の低さの観点から、窒化ホウ素及びアルミナからなる群から選択される粒子の少なくとも1種を使用することが好ましい。さらには、それらの形状は鱗片状、板状、針状、楕球状、棒状又は板状であることが好ましく、より好ましくは板状である。特に絶縁性非球状粒子としては、板状窒化ホウ素粒子が好ましい。   Specific examples of the insulating non-spherical particles that can be used in the layer (A) of the present invention include alumina, magnesium oxide, beryllium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride and the like. Although not particularly limited, the present invention uses at least one particle selected from the group consisting of boron nitride and alumina from the viewpoint of high water resistance and low harmfulness to human body. Is preferred. Furthermore, their shape is preferably scaly, plate-like, needle-like, oval, rod-like or plate-like, more preferably plate-like. In particular, plate-like boron nitride particles are preferable as the insulating non-spherical particles.

絶縁性非球状粒子の配合量は、特に限定されるものではないが、層(A)用の組成物の体積を基準として、30〜80体積%の範囲が好ましい。配合量が30体積%を下回ると、熱伝導性率が低くなる傾向があり、配合量が80体積%を超えると、層(A)用の組成物の凝集力が低下する傾向があり、層(A)の強度が低下する可能性が高い。さらに好ましい絶縁性非球状粒子の配合量は、層(A)用の組成物の体積を基準として45〜75体積%である。   Although the compounding quantity of an insulating non-spherical particle is not specifically limited, The range of 30-80 volume% is preferable on the basis of the volume of the composition for a layer (A). When the blending amount is less than 30% by volume, the thermal conductivity tends to be low, and when the blending amount exceeds 80% by volume, the cohesive force of the composition for the layer (A) tends to be reduced, and the layer There is a high possibility that the strength of (A) will decrease. A more preferable blending amount of the insulating non-spherical particles is 45 to 75% by volume based on the volume of the composition for the layer (A).

本発明において、層(A)における絶縁性非球状粒子の配合量(体積%)は次式により求めた値である。
絶縁性非球状粒子(A)の含有量(体積%)=
(Aw/Ad)/((Aw/Ad)+(Bw/Bd)+(Cw/Cd)+・・・)×100
Aw:絶縁性非球状粒子(A)の質量組成(質量%)
Bw:有機高分子化合物(B)の質量組成(質量%)
Cw:その他の任意成分(C)の質量組成(質量%)
Ad:絶縁性非球状粒子(A)の比重(本発明において窒化ホウ素粒子の場合Adは2.3で計算する。その他、アルミナ:3.97、窒化アルミ:3.26、窒化珪素:3.2で計算する。)
Bd:有機高分子化合物(B)の比重
Cd:その他の任意成分(C)の比重
In the present invention, the blending amount (volume%) of the insulating non-spherical particles in the layer (A) is a value determined by the following formula.
Content (volume%) of insulating non-spherical particles (A) =
(Aw / Ad) / ((Aw / Ad) + (Bw / Bd) + (Cw / Cd) +...) × 100
Aw: mass composition (% by mass) of insulating non-spherical particles (A)
Bw: mass composition (mass%) of the organic polymer compound (B)
Cw: mass composition (mass%) of other optional components (C)
Ad: Specific gravity of insulating non-spherical particles (A) (In the present invention, in the case of boron nitride particles, Ad is calculated as 2.3. In addition, alumina: 3.97, aluminum nitride: 3.26, silicon nitride: 3. (Calculate with 2)
Bd: Specific gravity of organic polymer compound (B) Cd: Specific gravity of other optional component (C)

層(A)における絶縁性非球状粒子は、板状窒化ホウ素粒子の場合、平均粒径が10μm超60μm以下であることが好ましい。例えば、凝集体のようなものを、粉砕、解砕等により非球状粒子として得ることも可能である。また、平均粒径が10μm超60μm以下の範囲外の場合は、粉砕する、篩にかける等で大きすぎる粒子や小さすぎる粒子を取り除くことによって、特定の平均粒径の範囲内に調整することが可能である。
平均粒径は、レーザー回折・散乱法により測定したときのD50の値とする。
When the insulating non-spherical particles in the layer (A) are plate-like boron nitride particles, the average particle size is preferably more than 10 μm and 60 μm or less. For example, an aggregate-like material can be obtained as non-spherical particles by pulverization, pulverization, or the like. In addition, when the average particle size is outside the range of more than 10 μm and 60 μm or less, it can be adjusted within a specific average particle size range by removing particles that are too large or too small by crushing, sieving, etc. Is possible.
The average particle diameter is a value of D50 when measured by a laser diffraction / scattering method.

本発明において、絶縁性非球状粒子として好ましく用いられる板状窒化ホウ素粒子(A)の具体例としては、特に限定するものではないが、「PT−110(商品名)」(モーメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製、平均粒子径:45μm、体積抵抗率:1012〜1014Ω・m、長軸方向と短軸方向の比率:20)、「HP−1CAW(商品名)」(水島合金鉄(株)製、平均粒径:16μm、体積抵抗率:1012〜1014Ω・m、長軸方向と短軸方向の比率:13)、「PT−110 Plus(商品名)」(モーメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製、平均粒径45μm、体積抵抗率:1012〜1014Ω・m、長軸方向と短軸方向の比率:20)、「HP−1CA(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径16μm、長軸方向と短軸方向の比率:13)等が挙げられる。
また、板状の窒化アルミ粒子としては、「トーヤルナイトFLX(商品名)」(東洋アルミ製、平均粒子径16μm、体積抵抗率1012Ω・m)等が挙げられる。
In the present invention, specific examples of the plate-like boron nitride particles (A) preferably used as the insulating non-spherical particles are not particularly limited, but “PT-110 (trade name)” (Momentive Performance Materials). Made by Japan GK, average particle size: 45 μm, volume resistivity: 10 12 to 10 14 Ω · m, ratio of major axis direction to minor axis direction: 20), “HP-1CAW (trade name)” (Mizushima Alloy Iron Manufactured by Co., Ltd., average particle diameter: 16 μm, volume resistivity: 10 12 to 10 14 Ω · m, ratio of major axis direction to minor axis direction: 13), “PT-110 Plus (trade name)” (Momentive performance Materials Japan LLC, Ltd., average particle size of 45μm, volume resistivity: 10 12 ~10 14 Ω · m , the long axis direction and a minor axis direction of the ratio: 20), "HP-1CA (trade name)" ( Island alloy steel, the average particle diameter of 16 [mu] m, major axis and minor axis ratio: 13), and the like.
Examples of the plate-like aluminum nitride particles include “Toyalnite FLX (trade name)” (manufactured by Toyo Aluminum, average particle diameter of 16 μm, volume resistivity of 10 12 Ω · m), and the like.

また、本発明における層(A)は、上記絶縁性非球状粒子が、層(A)の厚み方向に対し、長軸方向で配向している。
本発明において「層(A)の厚み方向に対して長軸方向で配向」とは、熱伝導シート断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて任意の粒子50個について観察した際に、非球状粒子の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度(90度以上となる場合は補角を採用する)の平均値が70度〜90度の範囲となる状態を意味する。
本発明では、絶縁性非球状粒子が上述のような配向を示さなければ、充分な熱伝導性を得ることができない。上述のような配向を示すようにするためには、本発明における層(A)の製造工程により作製すればよい。詳細は後述する。
In the layer (A) in the present invention, the insulating non-spherical particles are oriented in the major axis direction with respect to the thickness direction of the layer (A).
In the present invention, “orientation in the major axis direction with respect to the thickness direction of the layer (A)” means that when a cross section of the heat conductive sheet is observed with respect to 50 arbitrary particles using an SEM (scanning electron microscope). It means a state in which the average value of the angles of the spherical particles with respect to the surface of the heat conductive sheet in the major axis direction (a complementary angle is adopted when 90 degrees or more) is in the range of 70 degrees to 90 degrees.
In the present invention, sufficient thermal conductivity cannot be obtained unless the insulating non-spherical particles exhibit the above-described orientation. In order to show the orientation as described above, the layer (A) in the present invention may be produced by the production process. Details will be described later.

本発明の層(A)には有機高分子化合物を特に限定なく使用することが可能である。上記有機高分子化合物の具体例としては、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等を主要な原料成分としたポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物(いわゆるアクリルゴム)、ポリジメチルシロキサン構造を主構造に有する高分子化合物(いわゆるシリコーン樹脂)、ポリイソプレン構造を主構造に有する高分子化合物(いわゆるイソプレンゴム、天然ゴム)、クロロプレンを主要な原料成分とした高分子化合物(ポリクロロプレン、いわゆるネオプレンゴム)、ポリブタジエン構造を主構造に有する高分子化合物(いわゆるブタジエンゴム)等、一般に「ゴム」と総称される柔軟な有機高分子化合物が挙げられる。これらの中では、特に、アクリル酸ブチル、又はアクリル酸2−エチルヘキシル等を主な原料成分としたポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物が、高い柔軟性を得やすく、化学的安定性及び加工性に優れ、比較的廉価であるため好ましい。   In the layer (A) of the present invention, an organic polymer compound can be used without any particular limitation. Specific examples of the organic polymer compound include a poly (meth) acrylate polymer compound (so-called acrylic rubber) and a polydimethylsiloxane structure mainly composed of butyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, and the like. Polymer compound having main structure (so-called silicone resin), polymer compound having polyisoprene structure in main structure (so-called isoprene rubber, natural rubber), polymer compound having polychloroprene as main raw material component (polychloroprene, so-called neoprene) Rubber) and polymer compounds having a polybutadiene structure as a main structure (so-called butadiene rubber), etc., and flexible organic polymer compounds generally referred to as “rubber”. Among these, in particular, a poly (meth) acrylic acid ester-based polymer compound containing butyl acrylate or 2-ethylhexyl acrylate as a main raw material component easily obtains high flexibility, chemical stability and It is preferable because it is excellent in workability and relatively inexpensive.

上記有機高分子化合物の重量平均分子量は1万〜100万であることが好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
さらに、有機高分子化合物は、ガラス転移温度(Tg)が50℃以下であることが好ましい。
ガラス転移温度(Tg)は、動的粘弾性測定装置(DMA)で測定できる。動的粘弾性測定装置(DMA)としては、例えば、TAインストゥルメンツ社製のARES−2KSTDを用いることができる。測定条件としては、昇温速度:5℃/分、測定周波数:1.0Hzとする。
The organic polymer compound preferably has a weight average molecular weight of 10,000 to 1,000,000. The weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography using a standard polystyrene calibration curve.
Furthermore, the organic polymer compound preferably has a glass transition temperature (Tg) of 50 ° C. or lower.
The glass transition temperature (Tg) can be measured with a dynamic viscoelasticity measuring device (DMA). As the dynamic viscoelasticity measuring device (DMA), for example, ARES-2KSTD manufactured by TA Instruments can be used. The measurement conditions are a temperature rising rate: 5 ° C./min and a measurement frequency: 1.0 Hz.

特に限定するものではないが、本発明で好適に使用できる有機高分子化合物として、例えば、ナガセケムテックス(株)製のアクリル酸エステル共重合樹脂「HTR−811DR(商品名)」(アクリル酸ブチル/アクリル酸エチル/アクリル酸2−エチルヘキシル共重合体、Mw42万、Tg−43℃固形)、ナガセケムテックス(株)製のアクリル酸エステル共重合樹脂「HTR−280DR(商品名)」(アクリル酸ブチル/アクリロニトリル/アクリル酸共重合体、Mw90万、Tg−37℃、30質量%トルエン/酢酸エチル=1:1溶液)等が挙げられる。
上記有機高分子化合物の配合量は、10〜40体積%が好ましい。10体積%以上であると、充分なシート強度が得られる傾向がある。40体積%以下であれば、充分な量の非球状粒子を含有することができ、充分な熱伝導性が得られる傾向がある。
Although it does not specifically limit, As an organic high molecular compound which can be used conveniently by this invention, for example, acrylate ester copolymer resin "HTR-811DR (trade name)" manufactured by Nagase ChemteX Corporation (butyl acrylate) / Ethyl acrylate / acrylic acid 2-ethylhexyl copolymer, Mw 420,000, Tg-43 ° C. solid), acrylic ester copolymer resin “HTR-280DR (trade name)” manufactured by Nagase ChemteX Corporation (acrylic acid Butyl / acrylonitrile / acrylic acid copolymer, Mw 900,000, Tg-37 ° C., 30 mass% toluene / ethyl acetate = 1: 1 solution) and the like.
The blending amount of the organic polymer compound is preferably 10 to 40% by volume. There exists a tendency for sufficient sheet | seat strength to be acquired as it is 10 volume% or more. If it is 40 volume% or less, a sufficient amount of non-spherical particles can be contained, and sufficient thermal conductivity tends to be obtained.

本発明の層(A)を構成する組成物は必要に応じて、各種添加剤を追加することも可能である。本発明の好ましい形態では、熱伝導シートの難燃性を向上させる目的で、難燃剤を使用することが好ましい。特に限定するものではないが、リン酸エステル系難燃剤を含有する組成物から構成される層(A)は、難燃性及び柔軟性の観点だけでなく、生産性及びコスト面でも有利である。難燃剤の含有量は、組成物の5〜50体積%の範囲とすることが好ましく、10〜40体積%の範囲とすることがより好ましい。難燃剤の含有量が5体積%以上であれば、熱伝導シートにおいて充分な難燃性を得ることができる。50体積%以下であれば、シートの強度が低下することを防ぐことができる。   Various additives can be added to the composition constituting the layer (A) of the present invention, if necessary. In the preferable form of this invention, it is preferable to use a flame retardant for the purpose of improving the flame retardance of a heat conductive sheet. Although not particularly limited, the layer (A) composed of a composition containing a phosphate ester flame retardant is advantageous not only in terms of flame retardancy and flexibility but also in productivity and cost. . It is preferable to make content of a flame retardant into the range of 5-50 volume% of a composition, and it is more preferable to set it as the range of 10-40 volume%. If the content of the flame retardant is 5% by volume or more, sufficient flame retardancy can be obtained in the heat conductive sheet. If it is 50 volume% or less, it can prevent that the intensity | strength of a sheet | seat falls.

その他、本発明における層(A)を構成する組成物には、必要に応じて、ウレタンアクリレート等の靭性改良剤、シランカップリング剤、チタンカップリング剤及び酸無水物等の接着力向上剤、ノニオン系界面活性剤及びフッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤、シリコーン油等の消泡剤、ならびに無機イオン交換体等のイオントラップ剤といった各種添加剤を添加することも可能である。   In addition, in the composition constituting the layer (A) in the present invention, if necessary, a toughness improving agent such as urethane acrylate, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, an adhesive strength improving agent such as an acid anhydride, It is also possible to add various additives such as wetting improvers such as nonionic surfactants and fluorine surfactants, antifoaming agents such as silicone oil, and ion trapping agents such as inorganic ion exchangers.

層(A)は、熱伝導率が10W/mKであることが好ましい。層(A)の熱伝導率を上記範囲とするには、上述の絶縁性非球状粒子及び有機高分子化合物を特定の配合量で含む組成物から層(A)を形成すればよい。
層(A)の具体的製法については、後述する。
The layer (A) preferably has a thermal conductivity of 10 W / mK. In order to set the thermal conductivity of the layer (A) within the above range, the layer (A) may be formed from a composition containing the above-mentioned insulating non-spherical particles and organic polymer compound in a specific blending amount.
A specific method for producing the layer (A) will be described later.

<層(B)>
本発明において、層(B)は10kV/mm以上の絶縁性樹脂組成物からなることを特徴としている。
<Layer (B)>
In the present invention, the layer (B) is characterized by comprising an insulating resin composition of 10 kV / mm or more.

層(B)に用いる絶縁性樹脂組成物は、10kV/mm以上となれば、どのような樹脂を用いてもよく、必要により絶縁性樹脂組成物は、10kV/mm以上とするための粒子を絶縁性樹脂組成物中に含有させてもよい。
10kV/mm以上とするための粒子としては、例えば、層(A)で用いられる絶縁性非球状粒子が挙げられるが、形状は非球状に限定されない。
層(B)に使用する絶縁性樹脂組成物には、絶縁性樹脂が含まれていることが好ましい。
ここで「絶縁性樹脂」とは、10kV/mm以上のものであり、具体例としては、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、テフロン(登録商標)、ABS樹脂(アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂)、AS樹脂、NBR樹脂、アクリル樹脂、ナイロン、ポリアセタール、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、環状ポリオレフィン、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルサルフォン、非晶ポリアリレート、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられる。
As long as the insulating resin composition used for the layer (B) is 10 kV / mm or higher, any resin may be used, and if necessary, the insulating resin composition may include particles for setting to 10 kV / mm or higher. You may make it contain in an insulating resin composition.
Examples of the particles for achieving 10 kV / mm or more include insulating non-spherical particles used in the layer (A), but the shape is not limited to non-spherical.
The insulating resin composition used for the layer (B) preferably contains an insulating resin.
Here, the “insulating resin” is 10 kV / mm or more, and specific examples include polyamide resin, polyamideimide resin, polyimide resin, silicone resin, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, polyester. , Polyurethane, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyvinyl acetate, Teflon (registered trademark), ABS resin (acrylonitrile butadiene styrene resin), AS resin, NBR resin, acrylic resin, nylon, polyacetal, polycarbonate , Modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, cyclic polyolefin, polyphenylene sulfide, polytetrafluoroethylene, polysulfone, polyethersulfur O emissions, acrylate polymer, liquid crystal polymer, fluororesin, polyether ether ketone.

特に限定するものではないが、本発明では、接着性の高さ、耐熱性及び絶縁性の観点から、ポリアミドイミド樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から選択される樹脂の少なくとも1種を使用することが好ましい。   Although not particularly limited, in the present invention, from the viewpoint of high adhesiveness, heat resistance and insulation, it is possible to use at least one resin selected from the group consisting of polyamideimide resins and epoxy resins. preferable.

本発明における層(B)の絶縁性樹脂組成物中には、体積抵抗率10Ω・m以上且つ熱伝導率10W/mK以上を満たす粒子を含有させることが好ましい。具体例としては、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化珪素等が挙げられる。特に限定するものではないが、本発明では、耐水性の高さ、及びコスト面の観点から、アルミナが好ましい。 The insulating resin composition of the layer (B) in the present invention preferably contains particles satisfying a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more and a thermal conductivity of 10 W / mK or more. Specific examples include alumina, magnesium oxide, beryllium oxide, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, and the like. Although not particularly limited, in the present invention, alumina is preferable from the viewpoint of high water resistance and cost.

上記粒子の配合量は、特に限定されるものではないが、層(B)に用いる絶縁性樹脂組成物の体積を基準として、20〜90体積%の範囲が好ましい。配合量が20体積%を下回ると、熱伝導シートの熱伝導性を低下させる傾向があり、配合量が90体積%を超えると、樹脂組成物の凝集力低下する傾向があり、層(B)の強度が低下する可能性が高い。
本発明における絶縁性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化促進剤、ゴム系エラストマ、難燃剤としてのリン系化合物、無機充填剤、カップリング剤、顔料、レベリング剤、消泡剤、イオントラップ剤等を配合してもよい。
Although the compounding quantity of the said particle | grain is not specifically limited, The range of 20-90 volume% is preferable on the basis of the volume of the insulating resin composition used for a layer (B). If the blending amount is less than 20% by volume, the thermal conductivity of the heat conductive sheet tends to be reduced, and if the blending amount exceeds 90% by volume, the cohesive strength of the resin composition tends to be reduced, and the layer (B) There is a high possibility that the strength of the material will decrease.
The insulating resin composition according to the present invention includes a curing accelerator, a rubber elastomer, a phosphorus compound as a flame retardant, an inorganic filler, a coupling agent, a pigment, a leveling agent, an antifoaming agent, and an ion trap as necessary. You may mix | blend an agent etc.

本発明における層(B)を形成させる方法としては、圧延、プレス、押出し、塗工等が挙げられる。取扱いを容易にするために、絶縁性樹脂組成物を有機溶剤に溶解させて支持体に塗布し、有機溶剤を除去することで層(B)を形成することも可能である。また、支持体の代わりに層(A)や層(B)等の他の層に直接塗布することも可能である。なお、層(B)に直接塗布とは、層(B)を2層以上設ける構成の場合であり、第1層目を接着性向上の観点から、第2層目を熱伝導性向上の観点から設ける。   Examples of the method for forming the layer (B) in the present invention include rolling, pressing, extrusion, and coating. In order to facilitate handling, it is also possible to form the layer (B) by dissolving the insulating resin composition in an organic solvent, applying it to a support, and removing the organic solvent. Moreover, it is also possible to apply | coat directly to other layers, such as a layer (A) and a layer (B), instead of a support body. The direct application to the layer (B) is a case in which two or more layers (B) are provided. From the viewpoint of improving the adhesion of the first layer, the viewpoint of improving the thermal conductivity of the second layer. Set up from.

支持体としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、4フッ化エチレンフィルム、離型紙、銅箔やアルミ箔等の金属箔等が例示でき、かかる支持体の厚さは10〜150μmであることが好ましい。なお、支持体にはマッド処理、コロナ処理、離型処理等が施されていてもよい。
保存性、生産性及び作業性の観点からは、層(B)上に、更に保護フィルムを積層させ、保存することが好ましい。保護フィルムとしては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、離型紙等が例示でき、マット処理、エンボス加工、離型処理が施されていてもよい。支持体と保護フィルムの剥離は、層(B)等を他の層へ積層する前に行ってもよく、積層後に行ってもよい。
Examples of the support include polyethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polycarbonate, tetrafluoroethylene film, release paper, metal foil such as copper foil and aluminum foil, and the thickness of the support is 10 to 150 μm. Preferably there is. The support may be subjected to mud treatment, corona treatment, mold release treatment, and the like.
From the viewpoints of storage stability, productivity, and workability, it is preferable to further store a protective film on the layer (B) for storage. Examples of the protective film include polyethylene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, release paper, and the like, and mat treatment, embossing, and release treatment may be performed. Peeling of the support and the protective film may be performed before the layer (B) or the like is laminated on another layer, or after the lamination.

使用する有機溶媒としては、特に制限はないが、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類、カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。   The organic solvent to be used is not particularly limited, but ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, and cyclohexanone, acetates such as ethyl acetate, butyl acetate, cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate, carbitol acetate, cellosolve, butyl cellosolve And the like, carbitols such as carbitol and butyl carbitol, aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, dimethylformamide, dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and the like, and one or more of these Can be used.

<熱伝導シート>
本発明の熱伝導シートは、前記層(A)と前記層(B)を含む二層以上の多層構造をシート厚み方向で積層するように有していることを特徴としている。多層構造を形成する方法は、特に制限はない。具体例としては、それぞれシート状にした層(A)と層(B)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、シート状にした層(A)に層(B)の樹脂組成物溶液を塗工する方法等が挙げられる。
<Heat conduction sheet>
The heat conductive sheet of the present invention is characterized by having a multilayer structure of two or more layers including the layer (A) and the layer (B) so as to be laminated in the sheet thickness direction. The method for forming the multilayer structure is not particularly limited. Specific examples include a method in which the sheet-like layer (A) and the layer (B) are superposed and pressure-bonded using a press or a laminating machine, and the resin in the layer (B) is applied to the sheet-like layer (A). Examples thereof include a method of applying the composition solution.

本発明の熱伝導シート中の層(B)の厚みは、絶縁性が確保できる範囲内で出来る限り薄くすることが望ましい。層(B)の厚みが厚くなるに従い、絶縁性は向上するが、熱伝導性が低下するためである。
また、多層構造を形成する際に、層(A)、層(B)以外の層を含むことも可能である。層(A)、層(B)以外の層の層としては、例えば、シート強度を強化する層、シートの総厚みを調整する層等が挙げられる。
層(A)と層(B)を交互にする必要はないが、熱伝導性と絶縁性のバランスの観点から交互にすることが好ましい。層(A)や層(B)が最外層である必要はないが、接着性の観点から層(B)が最外層であることが好ましい。
The thickness of the layer (B) in the heat conductive sheet of the present invention is desirably as thin as possible within a range in which insulation can be ensured. This is because as the thickness of the layer (B) increases, the insulating properties improve, but the thermal conductivity decreases.
Moreover, when forming a multilayer structure, it is also possible to include layers other than a layer (A) and a layer (B). Examples of the layer other than the layer (A) and the layer (B) include a layer for enhancing the sheet strength and a layer for adjusting the total thickness of the sheet.
The layers (A) and (B) need not be alternated, but are preferably alternated from the viewpoint of the balance between thermal conductivity and insulation. The layer (A) and the layer (B) do not need to be the outermost layer, but the layer (B) is preferably the outermost layer from the viewpoint of adhesiveness.

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。   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.

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。   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.

<層(A)の製造工程>
上記層(A)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は、層(A)が下記工程を含む製造方法で得られることを特徴とする。
(a)絶縁性非球状粒子と前記有機高分子化合物とを混合し、層(A)用の組成物を調製する工程と、
(b)前記組成物を用いて、前記絶縁性非球状粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c−1)前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
<Manufacturing process of layer (A)>
The manufacturing process of the layer (A) is also within the scope of the present invention. The heat conductive sheet of the present invention is characterized in that the layer (A) is obtained by a production method including the following steps.
(A) mixing insulating non-spherical particles and the organic polymer compound to prepare a composition for the layer (A);
(B) using the composition, forming a primary sheet oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the insulating non-spherical particles;
(C-1) a step of laminating the primary sheets to form a molded body having a multilayer structure;
(D) A step of slicing the molded body at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.

上記(c−1)工程に代えて、
(c−2)前記一次シートを前記絶縁性非球状粒子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することも可能である。
Instead of the step (c-1),
(C-2) The primary sheet may be wound around the orientation direction of the insulating non-spherical particles as an axis to form a molded body having a multilayer structure.

以下、各工程について説明する。
上記(a)工程において、層(A)を構成する組成物の調製は、所定の絶縁性非球状粒子を組成物中に均一に混合することが可能であれば、いかなる方法を用いて実施してもよい。特に限定されるものではないが、例えば、予め有機高分子化合物を溶剤に溶かして溶液を形成し、その溶液に前記絶縁性非球状粒子及び難燃剤等その他の添加剤を加え、それらを混合、攪拌した後に乾燥する方法、又はロール混練、ニーダー、ブラベンダ、あるいは押出機を使用して各成分を混合する方法等で、組成物を調製することが可能である。
Hereinafter, each step will be described.
In the step (a), the composition constituting the layer (A) is prepared by any method as long as predetermined insulating non-spherical particles can be uniformly mixed in the composition. May be. Although not particularly limited, for example, a solution is formed by previously dissolving an organic polymer compound in a solvent, and other additives such as the insulating non-spherical particles and flame retardant are added to the solution, and they are mixed. The composition can be prepared by a method of drying after stirring or a method of mixing each component using roll kneading, kneader, brabender, or an extruder.

使用する溶剤としては、混合、攪拌後の乾燥で除去できるものであれば特に制限はないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、ヘキサン、シクロヘキサン、酢酸エチル、酢酸ブチル、ベンゼン、トルエン、キシレン等が挙げられる。
上記(b)の一次シートを形成する工程には、慣用の成膜技術を適用することが可能であるが、圧延、プレス、押出及び塗工からなる群から選択される少なくとも1つの成形方法を用いて実施することが好ましい。成形方法として、少なくとも圧延及びプレスのいずれかを選択することによって、非球状粒子をより確実に、主たる面に対してほぼ平行な方向に配向させることが可能となる。また、それらの方法を選択した場合、一次シート成形時に圧力が加わることによって、絶縁性非球状粒子同士が接触しやすくなり、高い熱伝導性を実現し易くなる傾向がある。なお、成形される各一次シートの厚さは、熱伝導性の観点から、より薄い方が好ましい。一次シートの厚みが、厚くなると絶縁性非球状粒子の配向が不充分となり、最終的に得られる熱伝導シートの熱伝導性が悪くなる傾向がある。
The solvent used is not particularly limited as long as it can be removed by drying after mixing and stirring. For example, acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, hexane, cyclohexane, ethyl acetate, butyl acetate, benzene, toluene, xylene Etc.
In the step of forming the primary sheet (b), a conventional film forming technique can be applied, but at least one forming method selected from the group consisting of rolling, pressing, extrusion, and coating is used. It is preferable to carry out using. By selecting at least one of rolling and pressing as the forming method, the non-spherical particles can be more reliably oriented in a direction substantially parallel to the main surface. In addition, when these methods are selected, pressure is applied during the formation of the primary sheet, whereby the insulating non-spherical particles are likely to come into contact with each other, and high thermal conductivity tends to be easily achieved. In addition, the thinner one is preferable from the viewpoint of thermal conductivity. When the thickness of the primary sheet is increased, the orientation of the insulating non-spherical particles becomes insufficient, and the thermal conductivity of the finally obtained thermal conductive sheet tends to deteriorate.

なお、「前記非球状粒子がシートの主たる面に関してほぼ平行な方向に配向した状態」とは、前記非球状粒子がシートの主たる面に関して寝ているように配向した状態をいう。シート面内での非球状粒子の向きは、前記組成物を成形する際に、組成物の流れる方向を調整することによってコントロールされる。つまり、組成物を圧延ロールに通す方向、組成物をプレスする方向、組成物を押出す方向、組成物を塗工する方向を調整することで、非球状粒子の向きがコントロールされる。前記非球状粒子は、基本的に異方性を有する粒子であるため、組成物を圧延成形、プレス成形、押出成形又は塗工することにより、通常、非球状粒子の向きは揃って配置される。   The “state in which the non-spherical particles are oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the sheet” refers to a state in which the non-spherical particles are oriented so as to lie on the main surface of the sheet. The orientation of the non-spherical particles in the sheet surface is controlled by adjusting the direction in which the composition flows when the composition is molded. That is, the direction of the non-spherical particles is controlled by adjusting the direction in which the composition is passed through a rolling roll, the direction in which the composition is pressed, the direction in which the composition is extruded, and the direction in which the composition is applied. Since the non-spherical particles are basically anisotropic particles, the orientation of the non-spherical particles is usually aligned by rolling, pressing, extrusion, or coating the composition. .

「前記非球状粒子が層(A)の主たる面に関してほぼ平行な方向に配向した状態」の確認は、前述の「層(A)の厚み方向に対して長軸方向で配向」の確認方法と同様に、シート断面をSEMを用いて任意の粒子50個について観察することにより行う。具体的には、一次シート断面をSEMを用いて観察し、任意の粒子50個について、非球状粒子の長軸方向の一次シート表面に対する角度(90度以上となる場合は補角を採用する)の平均値が0〜20度の範囲となっているか確認する。   The confirmation of “the state in which the non-spherical particles are oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the layer (A)” is the confirmation method of the above-mentioned “orientation in the major axis direction with respect to the thickness direction of the layer (A)” Similarly, the cross section of the sheet is observed by observing 50 arbitrary particles using the SEM. Specifically, the cross section of the primary sheet is observed using an SEM, and for any 50 particles, the angle of the non-spherical particles in the major axis direction with respect to the primary sheet surface (a complementary angle is adopted when 90 degrees or more) Confirm that the average value of is in the range of 0 to 20 degrees.

上記(c−1)又は(c−2)の多層構造を有する成形体を形成する工程は、先の工程で得られた一次シート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、独立した複数のシートを順に重ね合わせる形態に限らず、一枚のシートをその端を切断せずに折りたたむ形態であってもよい。また、積層の別の形態として、1枚のシート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。成形体の形状は、後の(d)工程で、主面からでる法線に対し、0度〜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(d)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 step of forming the molded body having the multilayer structure of (c-1) or (c-2) can be performed by laminating the primary sheet obtained in the previous step. The form of lamination is not particularly limited. For example, it is not limited to a form in which a plurality of independent sheets are sequentially stacked, and a form in which one sheet is folded without cutting its end may be used. Further, as another form of lamination, it is possible to form a compact by winding one sheet. 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. 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 (d). Good.
For example, the shape of each sheet is formed into a circular shape, and a cylindrical shaped body is produced by laminating them, and the subsequent slicing in the step (d) may be performed by a method such as “wig removal”. Is possible.

上記(c−1)又は(c−2)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(d)スライス工程において、成形体のスライス面が潰れて非球状粒子の配向が崩れない程度に弱く、且つ成形体における各シート同士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、各シート間の充分な接着を得ることが可能である。しかし、各シート間の接着力が不足する場合、溶剤又は接着剤等をシート表面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 (c-1) or (c-2), the pressure at the time of lamination and the pulling force at the time of winding are performed later. It is desirable to adjust the strength so that the orientation does not collapse and to the extent that the sheets in the molded body are appropriately bonded to each other. Usually, it is possible to obtain sufficient adhesion between the sheets by adjusting the pressure and tensile force when forming the molded body. However, when the adhesive force between the sheets is insufficient, lamination or winding may be performed after thinly applying a solvent or an adhesive to the sheet surface.

上記(d)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度〜30度の角度で、層(A)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シートの表面近傍の粒子配向が乱れ難く、且つ厚みの薄いシートを容易に作製することが可能となる。   In the step of slicing the molded body of (d), the molded body is sliced at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to the normal line coming out from the main surface so that the layer (A) 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, it is possible to easily produce a sheet having a small thickness, in which the particle orientation in the vicinity of the surface of the sheet obtained after slicing is hardly disturbed.

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、一次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、円形状の一次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。   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 laminated body, it may be sliced (within the above angle range) so as to be perpendicular or substantially perpendicular to the lamination direction of the primary 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 columnar molded body in which circular primary sheets are laminated, they may be sliced like a wig within the above angle range.

(d)スライス工程は、層(A)を構成する有機高分子化合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、層(A)内の粒子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、スライス直後に層(A)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。   (D) The slicing step is performed at a temperature (Tg + 50 ° C.) higher than the glass transition temperature (Tg) of the organic polymer compound constituting the layer (A) by 20 ° C. (Tg−20 ° C.). It is preferable to carry out within a range. When the temperature at the time of slicing is Tg + 50 ° C. or lower, not only does the molded body become flexible and it becomes difficult to perform slicing, but also the orientation of the particles in the layer (A) 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 layer (A) from being cracked immediately after slicing. A more preferable temperature for slicing is a temperature range of Tg + 40 ° C. to Tg−10 ° C.

なお、好ましい層(A)の厚みとしては、含まれる非球状粒子の平均粒径以上、平均粒径の200倍以下(好ましくは100倍以下)である。平均粒径以上の場合、非球状粒子がシートからの脱落を防ぐことが可能になると考えられる。平均粒径の200倍以下の場合、非球状粒子を介するパス数が少なくなるため、熱伝導性が良好になる。   In addition, as thickness of a preferable layer (A), it is 200 times or less (preferably 100 times or less) of the average particle diameter more than the average particle diameter of the nonspherical particle contained. When the average particle size is larger than the average particle size, it is considered that non-spherical particles can be prevented from falling off the sheet. When the average particle size is 200 times or less, the number of passes through the non-spherical particles is reduced, and the thermal conductivity is improved.

<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、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 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り、且つ近傍の回路をショートさせるリスクが少ない。
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 dissipating device of the present invention, high heat dissipating efficiency can be achieved, and there is little risk of shorting nearby circuits.

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。
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、絶縁性の指標にした絶縁破壊電圧は、以下の方法により求めた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
In each example, the thermal conductivity as an index of thermal conductivity and the dielectric breakdown voltage as an index of insulation 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。
評価基準として、10W/mK以上を○とし、10W/mK未満を×とした。
(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.
As an evaluation standard, 10 W / mK or more was rated as ◯, and less than 10 W / mK was rated as x.

Figure 2011230472
Figure 2011230472

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 2011230472
Figure 2011230472

(絶縁破壊電圧の測定:短時間破壊法)
ASTM D149、JIS C2110に準拠した。
測定する熱伝導シートを5cm×5cmの大きさにカッターで切断し、一方の面にφ20mmの円形の銅層、他方の面に全面銅層を有するように試験サンプルを作製した。試験サンプルを挟みこむように電極を配置し、電気絶縁油中で試験サンプルに電圧を0から平均10〜20秒で絶縁破壊が起こるような一定の速度で上昇させた。絶縁破壊が起きたときの電圧(単位kV)を、熱伝導シートの膜厚(単位mm)で除することで、絶縁破壊電圧(単位kV/mm)を求めた。
評価基準として、10kV/mm以上を○とし、10kV/mm未満を×とした。
(Measurement of dielectric breakdown voltage: short time breakdown method)
It conformed to ASTM D149 and JIS C2110.
A heat conductive sheet to be measured was cut into a size of 5 cm × 5 cm with a cutter, and a test sample was prepared so that one side had a circular copper layer of φ20 mm and the other side had an entire copper layer. The electrodes were arranged so as to sandwich the test sample, and the voltage of the test sample was increased from 0 to a constant rate so that dielectric breakdown occurred in an average of 10 to 20 seconds in electric insulating oil. The dielectric breakdown voltage (unit: kV / mm) was determined by dividing the voltage (unit: kV) when dielectric breakdown occurred by the film thickness (unit: mm) of the heat conductive sheet.
As an evaluation standard, 10 kV / mm or more was rated as ◯, and less than 10 kV / mm was rated as x.

(実施例1)
板状の窒化ホウ素粉末「PT−110(商品名)」(モメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製、平均粒径:45μm、体積抵抗率:1012〜1014Ω・m、長軸方向と短軸方向の比率:20)457.8g、アクリル酸エステル共重合樹脂「HTR−811DR(商品名)」(ナガセケムテックス(株)製、アクリル酸ブチル/アクリル酸エチル/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、Mw:42万、Tg:−29.4℃)89.6g、及びリン酸エステル系難燃剤「CR−741(商品名)」(大八化学工業(株)製)69.7gを、120℃に加熱して混練することによって組成物を調製した。
先に調製した組成物を離型処理したPETフィルムで挟み込み、プレス機を用いて、ツール圧10MPa、ツール温度120℃の条件下で、10秒間にわたってプレスすることにより、厚さが1.0mmの一次シートを得た。この操作を繰り返すことによって、多数枚の一次シートを作製した。
Example 1
Plate-shaped boron nitride powder “PT-110 (trade name)” (Momentive Performance Materials Japan G.K., average particle size: 45 μm, volume resistivity: 10 12 to 10 14 Ω · m, long axis direction and short axis Direction ratio: 20) 457.8 g, acrylate copolymer resin “HTR-811DR (trade name)” (manufactured by Nagase ChemteX Corp., butyl acrylate / ethyl acrylate / methacrylic acid 2-hydroxyethyl copolymer) Coalescence, Mw: 420,000, Tg: −29.4 ° C.) 89.6 g, and phosphate ester flame retardant “CR-741 (trade name)” (manufactured by Daihachi Chemical Industry Co., Ltd.) 69.7 g A composition was prepared by heating to 120 ° C. and kneading.
The composition prepared above is sandwiched between the release-treated PET films, and is pressed using a press machine under the conditions of a tool pressure of 10 MPa and a tool temperature of 120 ° C. for 10 seconds. A primary sheet was obtained. By repeating this operation, a large number of primary sheets were produced.

なお、一次シートにおいて、「非球状粒子が層(A)の主たる面に関してほぼ平行な方向に配向した状態」の確認は、以下のようにして行った。
得られた一次シートの断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察し、任意の50個の板状窒化ホウ素粒子について見えている方向から板状窒化ホウ素粒子の長軸方向の一次シート表面に対する角度を測定し、その平均値を求めたところ5度であり、板状窒化ホウ素粒子の長軸方向は一次シートの主たる面に関してほぼ平行な方向に配向していることが認められた。
In the primary sheet, “a state in which the non-spherical particles are oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the layer (A)” was confirmed as follows.
The cross section of the obtained primary sheet was observed using an SEM (scanning electron microscope), and the surface of the primary sheet in the major axis direction of the plate-like boron nitride particles from the direction seen for any 50 plate-like boron nitride particles The average value was determined to be 5 degrees, and the long axis direction of the plate-like boron nitride particles was observed to be oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the primary sheet.

得られた各一次シートを4cm×20cmの寸法にカッターで切り出し、その40枚を積層し、手で軽く押さえて各一次シートの層間を接着させることにより、厚さ4cmの成形体を得た。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、4cm×20cmの積層断面をカンナで削り(一次シート面から出る法線に対し5度の角度でスライス)、サイズが4cm×20cm×0.25mmの層(A)のシート(以下、「BNシート」ともいう)を得た。   Each of the obtained primary sheets was cut into a size of 4 cm × 20 cm with a cutter, the 40 sheets were laminated, and lightly pressed by hand to adhere the layers of the respective primary sheets, thereby obtaining a molded body having a thickness of 4 cm. After cooling this molded body with dry ice, a laminated cross section of 4 cm × 20 cm was scraped with a plane at a temperature of −10 ° C. (sliced at an angle of 5 degrees with respect to the normal line coming out from the primary sheet surface), and the size was 4 cm × A 20 cm × 0.25 mm layer (A) sheet (hereinafter also referred to as “BN sheet”) was obtained.

層(A)のシートの断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察し、任意の50個の板状窒化ホウ素粒子について見えている方向から板状窒化ホウ素粒子の長軸方向の熱伝導シート表面に対する角度を測定し、その平均値を求めたところ85度であり、板状窒化ホウ素粒子の長軸方向は熱伝導シートの厚み方向に配向していることが認められた。   The cross section of the sheet of the layer (A) is observed using an SEM (scanning electron microscope), and the heat conduction in the major axis direction of the plate-like boron nitride particles from the direction seen for any 50 plate-like boron nitride particles When the angle with respect to the sheet surface was measured and the average value was determined, it was 85 degrees, and it was confirmed that the major axis direction of the plate-like boron nitride particles was oriented in the thickness direction of the heat conductive sheet.

層(A)のシートの両面に、層(B)となる接着剤シート(商品名:KS7003、日立化成工業(株)製、厚み:12μm、絶縁破壊電圧:95kV/mm、アルミナ(10〜1012Ω・m、21〜40W/mK)含有)を、真空熱プレスにより層(A)の両面に0.012mmの層(B)となるように形成し、105μmの銅箔と同時に張り合わせて、140℃、2時間及び190℃、2時間の熱処理によって硬化物を作成し、銅箔をエッチング処理により除去し実施例1の熱伝導シートを得た。得られた熱伝導シートの概略断面図を図1に示す。熱伝導シート1は、BNシート層で形成された層(A)2の両面に、接着剤層で形成された層(B)3aを有している。
得られた熱伝導シートの熱伝導率は13W/mK、絶縁破壊電圧は40kV/mmとであった。
The adhesive sheet (trade name: KS7003, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., thickness: 12 μm, dielectric breakdown voltage: 95 kV / mm, alumina (10 9 to 10 9-) on both surfaces of the layer (A) sheet. 10 12 Ω · m, 21 to 40 W / mK)) is formed by vacuum hot pressing to form a 0.012 mm layer (B) on both sides of the layer (A), and laminated together with a 105 μm copper foil. A cured product was prepared by heat treatment at 140 ° C. for 2 hours and 190 ° C. for 2 hours, and the copper foil was removed by etching treatment to obtain a heat conductive sheet of Example 1. A schematic sectional view of the obtained heat conductive sheet is shown in FIG. The heat conductive sheet 1 has a layer (B) 3a formed of an adhesive layer on both sides of a layer (A) 2 formed of a BN sheet layer.
The obtained thermal conductive sheet had a thermal conductivity of 13 W / mK and a dielectric breakdown voltage of 40 kV / mm.

(実施例2)
実施例1で得られた層(A)のBNシート層の両面に、層(B)として接着剤樹脂溶液(商品名:KS6003、日立化成工業(株)製、絶縁破壊電圧:95kV/mm、アルミナ(10〜1012Ω・m、21〜40W/mK)含有)を塗布し、120〜140℃の熱風乾燥機で15分乾燥させ、層(A)の両面に0.012mmの層(B)を形成し、140℃、2時間及び190℃、2時間の熱処理によって硬化物を作成し、実施例2の熱伝導シートを得た。得られた熱伝導シートの概略断面図は、実施例1と同様(図1)である。
得られた熱伝導シートの熱伝導率は10W/mK、絶縁破壊電圧は35kV/mmと良好な値を示した。
(Example 2)
An adhesive resin solution (trade name: KS6003, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., dielectric breakdown voltage: 95 kV / mm) on both sides of the BN sheet layer of the layer (A) obtained in Example 1 Alumina (containing 10 9 to 10 12 Ω · m, 21 to 40 W / mK) is applied and dried with a hot air dryer at 120 to 140 ° C. for 15 minutes, and a 0.012 mm layer on both sides of layer (A) ( B) was formed, and a cured product was prepared by heat treatment at 140 ° C. for 2 hours and 190 ° C. for 2 hours to obtain a heat conductive sheet of Example 2. The schematic cross-sectional view of the obtained heat conductive sheet is the same as that of Example 1 (FIG. 1).
The obtained heat conductive sheet had a good thermal conductivity of 10 W / mK and a dielectric breakdown voltage of 35 kV / mm.

(比較例1)
実施例1で得られた層(A)のみを比較例1の熱伝導シートとして評価した。
得られた熱伝導シートの熱伝導率は14W/mKと良好であったが、絶縁破壊電圧は8kV/mmと低い値を示した。
(Comparative Example 1)
Only the layer (A) obtained in Example 1 was evaluated as a heat conductive sheet of Comparative Example 1.
The thermal conductivity of the obtained thermal conductive sheet was as good as 14 W / mK, but the dielectric breakdown voltage was as low as 8 kV / mm.

(比較例2)
実施例2で用いた層(B)の接着剤樹脂溶液(商品名:KS6003、日立化成工業(株)製、絶縁破壊電圧:95kV/mm、アルミナ(10〜1012Ω・m、21〜40W/mK)含有)をPETフィルムに塗布し、140℃の熱風乾燥機で15分乾燥させた後、PETフィルムから剥離し、熱プレスにより両面を銅箔で挟み、150℃、1時間加熱処理し、銅箔をエッチング処理により除去し、厚み0.05mmの層(B)のみを比較例2の熱伝導シートとして得た。
得られた熱伝導シートの絶縁破壊電圧は95kV/mm、熱伝導率は0.3W/mKであった。
(Comparative Example 2)
Adhesive resin solution of layer (B) used in Example 2 (trade name: KS6003, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., dielectric breakdown voltage: 95 kV / mm, alumina (10 9 to 10 12 Ω · m, 21 to 21) 40W / mK) containing) is applied to a PET film, dried with a hot air dryer at 140 ° C for 15 minutes, then peeled off from the PET film, and both sides are sandwiched with copper foil by hot pressing, and heated at 150 ° C for 1 hour. Then, the copper foil was removed by etching, and only the layer (B) having a thickness of 0.05 mm was obtained as the heat conductive sheet of Comparative Example 2.
The obtained thermal conductive sheet had a dielectric breakdown voltage of 95 kV / mm and a thermal conductivity of 0.3 W / mK.

Figure 2011230472
Figure 2011230472

本発明によれば、高い熱伝導性と高い電気絶縁性とを併せ持つ熱伝導シートを提供することができる。また、本発明は回路近傍でショートを起こす可能性が極めて低い、完全且つ効率の良い放熱装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the heat conductive sheet which has high heat conductivity and high electrical insulation can be provided. In addition, the present invention can provide a complete and efficient heat dissipation device that is extremely unlikely to cause a short circuit near the circuit.

1:熱伝導シート
2:層(A)(BN層)
3a:層(B)(接着剤層)
1: Thermal conductive sheet 2: Layer (A) (BN layer)
3a: Layer (B) (adhesive layer)

Claims (8)

層(A)と層(B)を含む二層以上の多層構造をシート厚み方向で積層するように有する熱伝導シートにおいて、前記層(A)が、10Ω・m以上の体積抵抗率を有する絶縁性非球状粒子及び有機高分子化合物を含む組成物からなる層であり、且つ前記絶縁性非球状粒子が前記層(A)の厚み方向に対し長軸方向で配向しており、
前記層(B)が、10kV/mm以上の絶縁性樹脂組成物からなる層であ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 two or more layers including the layer (A) and the layer (B) so as to be laminated in the sheet thickness direction, the layer (A) has a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more. The insulating non-spherical particles and a layer comprising a composition containing an organic polymer compound, and the insulating non-spherical particles are oriented in the major axis direction with respect to the thickness direction of the layer (A),
The heat conductive sheet, wherein the layer (B) is a layer made of an insulating resin composition of 10 kV / mm or more.
前記絶縁性非球状粒子が窒化ホウ素粒子であ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 insulating non-spherical particles are boron nitride particles. 前記絶縁性非球状粒子が板状窒化ホウ素粒子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 insulating non-spherical particles are plate-like boron nitride particles. 前記絶縁性樹脂組成物がポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂の少なくともいずれか一方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 heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulating resin composition contains at least one of a polyamideimide resin and an epoxy resin. 前記層(B)が、前記樹脂組成物中に体積抵抗率10Ω・m以上且つ熱伝導率10W/mK以上の粒子を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱伝導シート。 5. The layer (B) contains particles having a volume resistivity of 10 9 Ω · m or more and a thermal conductivity of 10 W / mK or more in the resin composition. The heat conductive sheet as described. 前記層(A)が、下記(a)〜(d)工程を含む製造方法により得られることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱伝導シート。
(a)前記絶縁性非球状粒子と前記有機高分子化合物とを混合し層(A)用の組成物を調製する工程と、
(b)前記組成物を用いて、前記絶縁性非球状粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c−1)前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
The said layer (A) is obtained by the manufacturing method containing the following (a)-(d) process, The heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
(A) mixing the insulating non-spherical particles and the organic polymer compound to prepare a composition for the layer (A);
(B) using the composition, forming a primary sheet oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the insulating non-spherical particles;
(C-1) a step of laminating the primary sheets to form a molded body having a multilayer structure;
(D) A step of slicing the molded body at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.
前記層(A)が、下記(a)〜(d)工程を含む製造方法により得られることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱伝導シート。
(a)前記絶縁性非球状粒子と前記有機高分子化合物とを混合し層(A)用の組成物を調製する工程と、
(b)前記組成物を用いて、前記絶縁性非球状粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c−2)前記絶縁性非球状粒子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、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
The said layer (A) is obtained by the manufacturing method containing the following (a)-(d) process, The heat conductive sheet as described in any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned.
(A) mixing the insulating non-spherical particles and the organic polymer compound to prepare a composition for the layer (A);
(B) using the composition, forming a primary sheet oriented in a direction substantially parallel to the main surface of the insulating non-spherical particles;
(C-2) forming a molded body having a multilayer structure by winding around the orientation direction of the insulating non-spherical particles;
(D) A step of slicing the molded body at an angle of 0 degree to 30 degrees with respect to a normal line extending from the main surface.
請求項1〜7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。   A heat dissipation device having a structure in which the heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 7 is interposed between a heating element and a heat dissipation element.
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