JP2012064691A - Thermal diffusion sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気・電子機器内部の発熱部品において発せられる熱を速やかに拡散し、局所的な温度上昇を緩和する、もしくは、発熱源から離れた箇所に熱を輸送することの可能な、面方向の熱拡散性・熱輸送特性に優れる熱拡散シートに関する。 The present invention is a surface capable of quickly diffusing heat generated in a heat generating component inside an electric / electronic device, mitigating local temperature rise, or transporting heat to a place away from a heat source. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a heat diffusion sheet that is excellent in heat diffusion characteristics and heat transport characteristics.
近年の電気・電子機器類は軽薄短小化、高速動作化が進んでいる。そのため、それらの内部部品として組み込まれるＬＥＤやＣＰＵ等の演算素子、パワートランジスタなどにおいては、その発熱密度が上昇する傾向にある。これらの熱は製品の寿命や正常な動作に対して悪影響を及ぼすことから、熱を速やかに放散し、冷却し、ヒートスポットを解消することはますます重要となっている。 In recent years, electrical and electronic devices are becoming lighter, thinner, and faster. For this reason, the heat generation density tends to increase in arithmetic elements such as LEDs and CPUs, power transistors, and the like incorporated as internal components. Since these heats have a negative impact on the product life and normal operation, it is increasingly important to dissipate and cool the heat quickly and eliminate the heat spots.
通常、このような熱を放散させるために、ヒートパイプ、ヒートシンクや、アルミ、銅製の放熱プレート等の放熱部品が必要に応じて熱伝導性シート・熱伝導性グリス等を介して用いられる。これらの熱伝導性シート・熱伝導性グリスは、シートなどの面に対して垂直な方向に熱を伝えることが目的であった。しかし、例えばＬＥＤを用いた照明や薄型ディスプレイ、もしくは携帯電話機器、モバイルＰＣ等では、小型化・薄型化・軽量化の点や限られたスペース内でのレイアウトの問題から、一般的に体積・重量の大きくなるヒートシンクを用いることが難しい場合があった。 Usually, in order to dissipate such heat, a heat radiating component such as a heat pipe, a heat sink, aluminum, or a copper radiating plate is used via a heat conductive sheet, a heat conductive grease, or the like as necessary. The purpose of these thermally conductive sheets and thermally conductive grease was to transfer heat in a direction perpendicular to the surface of the sheet or the like. However, for example, lighting, thin displays using LEDs, mobile phone devices, mobile PCs, etc. generally have a volume / volume reduction due to miniaturization, thinning, lightening, and layout problems in a limited space. In some cases, it is difficult to use a heat sink that increases in weight.
このような問題点に対し、面方向に熱伝導率の高い、熱伝導性に異方性を持った熱拡散シートを用いることによる解決法が提案されており、このような熱拡散シートとして、炭素繊維をポリマーに配合した熱拡散シートやグラファイトシートなどが提案されている。（特許文献１〜２を参照）
なお、本発明においては、シートの平面と平行な方向の熱伝導を熱拡散と呼んでいる。
For such problems, a solution by using a thermal diffusion sheet having high thermal conductivity in the plane direction and anisotropy in thermal conductivity has been proposed. As such a thermal diffusion sheet, A heat diffusion sheet, a graphite sheet, or the like in which carbon fiber is blended with a polymer has been proposed. (See Patent Documents 1 and 2)
In the present invention, heat conduction in a direction parallel to the plane of the sheet is called thermal diffusion.
しかしながら、これらグラファイトシートに代表される熱拡散性シートはいずれも炭素系材料を用いたものであるため導電性を有する。一方、電気・電子機器の内部にて熱拡散シートを使用する際には、導電性のシートはショート（短絡）や電磁波の干渉といった悪影響が懸念される。このため、グラファイトシート等の導電性を有する熱拡散性シートを利用するに当たっては、シートの表面を絶縁性のフィルムでラミネートしたり、他の絶縁性材料と積層したりする、もしくは、炭素繊維等の導電性熱伝導材料を絶縁性の高いポリマーにより覆う、といった手法が提案されている。また、電磁波の干渉については基板のグラウンドとグラファイトシートを電気的に接続するなどの対策が提案されている。（特許文献２〜５を参照） However, any of the heat diffusable sheets represented by these graphite sheets is conductive because it uses a carbon-based material. On the other hand, when using a thermal diffusion sheet inside an electric / electronic device, there is a concern that the conductive sheet may be adversely affected such as short-circuiting or electromagnetic interference. For this reason, when using a thermally diffusive sheet having conductivity, such as a graphite sheet, the surface of the sheet is laminated with an insulating film, laminated with another insulating material, or carbon fiber, etc. A method has been proposed in which a conductive heat conductive material is covered with a highly insulating polymer. For electromagnetic interference, measures such as electrically connecting the ground of the substrate and the graphite sheet have been proposed. (See Patent Documents 2 to 5)
また、これら炭素系材料を用いたシートは、シートに占める炭素成分の割合が非常に高く、バインダーなどが含まれていても少量であるため、往々にして脆いという欠点を有しており、これに対しては、やはり樹脂シートで覆うなどの対策が講じられている。 Sheets using these carbon-based materials have a disadvantage that they are often fragile because the ratio of the carbon component in the sheet is very high and a small amount even if a binder is contained. Measures such as covering with a resin sheet are also taken.
しかしながら、このような他の材料との積層化や、ラミネートすることは、製造工程を複雑化するという問題点が有る。また、これらの導電性の炭素材料を絶縁性材料で覆ったシートは、シート全体に占める導電性材料の比率が高いため、絶縁破壊電圧が低い傾向にあり、特に高い電界が印加される可能性がある用途では使用することが難しく、また、劣化など何らかの理由によりこれらのシートが破損した際には導電性の炭素材料が飛散する懸念が存在していた。 However, laminating or laminating with such other materials has the problem of complicating the manufacturing process. In addition, since a sheet in which these conductive carbon materials are covered with an insulating material has a high ratio of the conductive material in the entire sheet, the breakdown voltage tends to be low, and a particularly high electric field may be applied. In some applications, it is difficult to use, and when these sheets are broken for some reason such as deterioration, there is a concern that the conductive carbon material is scattered.
本発明は、上記課題を解決し、高い絶縁性と高い熱拡散性を有する高絶縁熱拡散性シートを提供することを目的としている。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a highly insulating heat diffusive sheet having high insulation and high heat diffusibility.
本発明者らは、上記課題に鑑み、鋭意検討を行ったところ、所定のポリマーをマトリックスとし、これに対し所定の形状をした絶縁性熱拡散性フィラーを所定量配合することにより、絶縁性でかつ面方向の熱拡散性に優れた熱拡散シートを得ることができることを見出し、本発明をなすにいたった。 In view of the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied. As a result, a predetermined polymer is used as a matrix, and a predetermined amount of an insulating heat-diffusing filler having a predetermined shape is mixed with the predetermined polymer. And it discovered that the thermal diffusion sheet excellent in the thermal diffusibility of the surface direction could be obtained, and came to make this invention.
すなわち、本発明は、以下の発明を提供するものである。
（１）バインダー（Ａ）として、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、アクリルゴム及びアクリル粘着剤からなる群より選ばれる１以上のポリマーを用い、前記バインダー（Ａ）に、少なくとも、熱拡散フィラー（Ｂ）として、アスペクト比が１０以上１０００以下の扁平形状の窒化ホウ素を、組成物全体に対して５０〜９０体積％（固形分換算）の割合で配合してなり、シートの面に平行な方向の熱伝導率を、シートの面に垂直な方向の熱伝導率で除した値が１．１〜１０００であることを特徴とする熱拡散シート。
（２）前記窒化ホウ素の平均粒径が１〜２０μｍの範囲にあることを特徴とする（１）に記載の熱拡散シート。
（３）前記熱拡散フィラー（Ｂ）が、さらに水酸化マグネシウムを含み、前記水酸化マグネシウムのアスペクト比が３以上２０以下であり、前記窒化ホウ素が前記水酸化マグネシウムよりも体積的に多いことを特徴とする（１）または（２）に記載の熱拡散シート。
（４）前記窒化ホウ素の平均粒径が、前記水酸化マグネシウムの平均粒径よりも大きく、前記水酸化マグネシウムの平均粒径が０．５〜５μｍの範囲にあることを特徴とする（３）に記載の熱拡散シート。
（５）前記バインダー（Ａ）が、分子量５０万〜１００万のアクリル粘着剤であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の熱拡散シート。
（６）シートの厚さが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の熱拡散性シート。
（７）シートの面に平行な方向の熱伝導率と、シートの面に垂直な方向の熱伝導率の積が１０Ｗ２ｍ−２Ｋ−２以上であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の熱拡散シート。
（８）体積抵抗率が１．０×１０１０Ωｃｍ以上であり、絶縁破壊電圧が５ｋＶ／ｍｍ以上であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の熱拡散シート。
（９）難燃性がＵＬ９４ Ｖ−０またはＶＴＭ−０であることを特徴とする（３）または（４）に記載の熱拡散シート。
That is, the present invention provides the following inventions.
(1) As the binder (A), at least one polymer selected from the group consisting of a thermoplastic elastomer, a thermoplastic resin, an acrylic rubber and an acrylic pressure-sensitive adhesive is used, and at least a thermal diffusion filler (B ), A flat boron nitride having an aspect ratio of 10 or more and 1000 or less is blended at a ratio of 50 to 90% by volume (in terms of solid content) with respect to the entire composition, and in a direction parallel to the surface of the sheet A value obtained by dividing the thermal conductivity by the thermal conductivity in a direction perpendicular to the surface of the sheet is 1.1 to 1,000.
(2) The thermal diffusion sheet according to (1), wherein an average particle diameter of the boron nitride is in a range of 1 to 20 μm.
(3) The thermal diffusion filler (B) further contains magnesium hydroxide, the aspect ratio of the magnesium hydroxide is 3 or more and 20 or less, and the boron nitride is larger in volume than the magnesium hydroxide. The thermal diffusion sheet according to (1) or (2), which is characterized.
(4) The average particle size of the boron nitride is larger than the average particle size of the magnesium hydroxide, and the average particle size of the magnesium hydroxide is in the range of 0.5 to 5 μm (3) The thermal diffusion sheet described in 1.
(5) The thermal diffusion sheet according to any one of (1) to (4), wherein the binder (A) is an acrylic pressure-sensitive adhesive having a molecular weight of 500,000 to 1,000,000.
(6) The heat-diffusible sheet according to any one of (1) to (5), wherein the sheet has a thickness of 0.5 mm or less.
(7) The product of the thermal conductivity in the direction parallel to the sheet surface and the thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet surface is 10 W 2 m −2 K −2 or more. The thermal diffusion sheet according to any one of (6).
(8) The thermal diffusion sheet according to any one of (1) to (7), wherein the volume resistivity is 1.0 × 10 10 Ωcm or more and the dielectric breakdown voltage is 5 kV / mm or more.
(9) The thermal diffusion sheet according to (3) or (4), wherein the flame retardancy is UL94 V-0 or VTM-0.
本発明により、高い絶縁性と高い熱拡散性を有する高絶縁熱拡散性シートを提供することができる。つまり、本発明の熱拡散シートは面内方向に熱を効率よく拡散、輸送することが可能であり、また、優れた絶縁性を示し、また仮に破損した場合であっても回路内で電気的ショートを起こす恐れがないため、電気・電子機器類におけるヒートスポットの解消、均熱化、熱拡散等の用途に好んで用いることができる。 According to the present invention, a highly insulating thermal diffusive sheet having high insulating properties and high thermal diffusibility can be provided. In other words, the heat diffusion sheet of the present invention can efficiently diffuse and transport heat in the in-plane direction, and exhibits excellent insulation properties. Since there is no possibility of causing a short circuit, it can be used favorably for applications such as elimination of heat spots, soaking, and thermal diffusion in electrical and electronic equipment.
本発明の熱拡散シートは、バインダー（Ａ）に熱拡散フィラー（Ｂ）を配合した組成物からなるシートである。厚さは０．５ｍｍ以下であることが好ましい。 The heat diffusion sheet of the present invention is a sheet made of a composition in which a heat diffusion filler (B) is blended with a binder (A). The thickness is preferably 0.5 mm or less.
（Ａ）バインダー
本発明に用いるバインダーは、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、アクリルゴム、アクリル粘着剤からなる群より選定されたものまたは二つ以上を選定しこれらを混合したものを用いる。
(A) Binder The binder used in the present invention is selected from the group consisting of thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, acrylic rubbers, acrylic adhesives, or a mixture of two or more selected.
熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリルゴム共重合体といったポリオレフィン系樹脂を用いるのが好ましく、適宜これらを混合して用いることができる。中でも、酢酸ビニル含量の高いエチレン−酢酸ビニル共重合体や、エチレン−アクリルゴム共重合体などはフィラー受容性が高く、熱拡散性フィラーを多量に配合するのに適している。一方で、これらのフィラー受容性の高い熱可塑性樹脂は、結晶性がないか、あっても低く、機械的強度に劣る場合が多い。そのため、必要に応じて適宜ポリエチレン、ポリプロピレンなどを混合し、必要な熱拡散性能と機械特性が得られるように配合を調整することができる。 As the thermoplastic resin, it is preferable to use a polyolefin-based resin such as polyethylene, polypropylene, an ethylene-vinyl acetate copolymer, and an ethylene-acrylic rubber copolymer, and these can be appropriately mixed and used. Among them, an ethylene-vinyl acetate copolymer having a high vinyl acetate content, an ethylene-acrylic rubber copolymer, and the like have a high filler acceptability and are suitable for blending a large amount of a heat diffusible filler. On the other hand, these high filler-accepting thermoplastic resins often have no or low crystallinity and are often inferior in mechanical strength. Therefore, if necessary, polyethylene, polypropylene, and the like can be mixed as appropriate, and the blending can be adjusted so that necessary heat diffusion performance and mechanical properties can be obtained.
熱可塑性エラストマーは、スチレン系、オレフィン系、エステル系、ウレタン系など種々の熱可塑性エラストマーがあるが、中でも、スチレン系、オレフィン系、およびナノ結晶構造制御型エラストマーを用いることが好ましい。これらの熱可塑性エラストマーは、フィラー受容性に優れるため熱拡散性フィラーを多量に配合しやすく、また、必要に応じてオイルなどの可塑剤を加えることで、さらにフィラー受容性を高めることができ、高い熱拡散性フィラーの配合率を達成可能であるため、高い熱拡散性能を有するシートを得ることが可能であるため好ましい。また、これらの熱可塑性エラストマーは、柔軟性を有しているため、熱拡散性シートの利用の際に発熱部品および放熱部品に密着させやすく、発生する熱を効率よく拡散・輸送することが可能となる。熱可塑性エラストマーにおいてもやはり、必要な機械特性を得るために適宜その他のポリオレフィン系熱可塑性樹脂と混合することが可能である。 Thermoplastic elastomers include various thermoplastic elastomers such as styrene, olefin, ester, and urethane. Among them, styrene, olefin, and nanocrystal structure control type elastomers are preferably used. These thermoplastic elastomers are excellent in filler receptivity, so it is easy to mix a large amount of heat diffusible filler, and if necessary, by adding a plasticizer such as oil, filler receptivity can be further increased. Since it is possible to achieve a high heat-diffusing filler content, it is preferable because a sheet having high heat-diffusing performance can be obtained. In addition, since these thermoplastic elastomers are flexible, they can easily adhere to heat-generating components and heat-dissipating components when using a heat-diffusing sheet, and can efficiently diffuse and transport the generated heat. It becomes. Also in the thermoplastic elastomer, it is possible to appropriately mix with other polyolefin-based thermoplastic resins in order to obtain necessary mechanical properties.
アクリルゴムは、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸メトキシエチル等のアクリル酸アルキルエステルを主とし、これらに反応性官能基を有する単量体を少量共重合させて得られるゴムである。反応性官能基は、架橋させる際の反応活性点となる官能基であって、クロロ基、エポキシ基などが挙げられる。アクリルゴムは、このような官能基を利用して架橋させて用いることもできるし、架橋させず、未架橋のまま用いることもできる。特に高いフィラー配合量では、未架橋のまま用いることが好ましい場合がある。
また、アクリルゴムも元来フィラー受容性が高いポリマーであるが、さらにエーテル・エステル系オイル等の可塑剤を添加することでこれをさらに高めることができ、より高い熱拡散性を有するシートを得ることが可能となる。アクリルゴムは柔軟性を得やすく、また、シートにした際に表面粘着性を帯びやすいため、やはり発熱部品・放熱部品と密着しやすく、熱の拡散・移動に有利である。さらに、アクリルゴムは高い耐熱性を有するため、特に高い耐熱性の求められる用途にて熱拡散シートを用いる場合にはアクリルゴムをバインダーとすることが適当な場合がある。
The acrylic rubber is a rubber obtained mainly by copolymerizing a small amount of a monomer having a reactive functional group with an alkyl acrylate such as ethyl acrylate, butyl acrylate, and methoxyethyl acrylate. The reactive functional group is a functional group that becomes a reactive site for crosslinking, and examples thereof include a chloro group and an epoxy group. The acrylic rubber can be used by cross-linking using such a functional group, or it can be used without being cross-linked. In particular, at a high filler content, it may be preferable to use it as it is uncrosslinked.
Acrylic rubber is also a polymer with high filler receptivity from the beginning, but this can be further increased by adding a plasticizer such as ether / ester oil, and a sheet having higher thermal diffusivity is obtained. It becomes possible. Acrylic rubber is easy to obtain flexibility, and since it tends to have surface tackiness when formed into a sheet, it is also easy to adhere to heat-generating parts and heat-dissipating parts, and is advantageous for heat diffusion and movement. Furthermore, since acrylic rubber has high heat resistance, it may be appropriate to use acrylic rubber as a binder when a heat diffusion sheet is used in an application that requires particularly high heat resistance.
アクリル粘着剤は、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸二エチルヘキシル、などのアクリル酸アルキルエステルからなる（共）重合体に、架橋時の反応点となる少量のカルボン酸や水酸基を導入したものであって、粘着性を有するものである。重合体がトルエン、酢酸エチル等に溶解された溶剤タイプや、エマルションタイプ、紫外線硬化タイプのものなどが利用可能であるが、特に、汎用であり、多くの特性を示すものが容易に入手可能な溶剤タイプを用いることが好ましい。また、溶剤タイプでは、溶剤を追加することで粘着剤を希釈することができるため、粘着剤に対するフィラーの配合量を特に高めることが可能であり、好ましい。 Acrylic adhesive is a (co) polymer consisting of alkyl acrylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, diethylhexyl acrylate, etc. And having adhesiveness. A solvent type in which a polymer is dissolved in toluene, ethyl acetate or the like, an emulsion type, or an ultraviolet curable type can be used, but in particular, a general-purpose one that exhibits many characteristics is easily available. It is preferable to use a solvent type. In addition, the solvent type is preferable because the pressure-sensitive adhesive can be diluted by adding a solvent, so that the amount of filler added to the pressure-sensitive adhesive can be particularly increased.
また、アクリル粘着剤については、所望する熱拡散性能、機械特性等に応じた分子量の粘着剤を選べばよい。一般的には、分子量が小さくなると粘着剤自身が柔らかくなり、熱拡散性フィラーの充填がしやすくなる他、得られるシートの柔軟性も増すが、逆に凝集力が小さくなるため、シートとしての取り扱いが困難になる場合がある。逆に分子量が大きくなると、シートにしたときの機械強度を高くすることが可能であるが、逆に熱拡散性フィラーを高い配合量で配合することが困難になり、またシートが脆くなる場合がある。特に好ましい分子量は５０〜１００万である。 For the acrylic pressure-sensitive adhesive, a pressure-sensitive adhesive having a molecular weight corresponding to the desired thermal diffusion performance, mechanical properties, etc. may be selected. In general, as the molecular weight decreases, the adhesive itself becomes softer and easier to fill with the heat-diffusing filler, and the flexibility of the resulting sheet increases, but conversely the cohesive force decreases, Handling may be difficult. Conversely, when the molecular weight increases, it is possible to increase the mechanical strength when it is made into a sheet, but conversely, it becomes difficult to blend the heat-diffusing filler in a high blending amount, and the sheet may become brittle. is there. A particularly preferred molecular weight is 500 to 1,000,000.
（Ｂ）熱拡散性フィラー
本発明では熱拡散性フィラーとして、形状が扁平形状であって、そのアスペクト比が１０以上１０００以下である窒化ホウ素を用いる。さらに、熱拡散フィラーには、形状が扁平形状であって、そのアスペクト比が３以上２０以下である水酸化マグネシウムを加えても良い。これら扁平形状のフィラーは、フィラーの面方向の熱伝導率が面に垂直な方向の熱伝導率に対して高く、また扁平形状であることにより、これらのフィラーを容易にシートの面方向に配向させることができ、シートの面方向の熱伝導性を高め、本発明の目的である熱拡散性能を発現することができる。また同時に、これらのフィラーは絶縁体であるためバインダーと混合して得られるシートは高い絶縁性を発揮する。
(B) Thermally diffusible filler In the present invention, boron nitride having a flat shape and an aspect ratio of 10 to 1000 is used as the thermally diffusible filler. Furthermore, magnesium hydroxide having a flat shape and an aspect ratio of 3 to 20 may be added to the heat diffusion filler. These flat fillers have a higher thermal conductivity in the plane direction of the filler than the thermal conductivity in the direction perpendicular to the plane, and because of the flat shape, these fillers are easily oriented in the plane direction of the sheet. The thermal conductivity in the surface direction of the sheet can be increased, and the thermal diffusion performance that is the object of the present invention can be exhibited. At the same time, since these fillers are insulators, the sheet obtained by mixing with a binder exhibits high insulation.
扁平な形状のフィラーである窒化ホウ素と水酸化マグネシウムにおいては、特に窒化ホウ素はその面方向の熱伝導率が高いフィラーとして知られており、熱伝導シートなどに用いられている。しかしながら、これら従来の熱伝導性シートはシートの面に垂直な方向に熱を伝えることを意図したものであるため、窒化ホウ素の、不定形または球状の凝集体が用いられることが多かった。しかし、本発明では、不定形または球状の凝集体ではなく扁平形状をした窒化ホウ素を用いることが重要である。 In boron nitride and magnesium hydroxide, which are flat fillers, boron nitride is particularly known as a filler having a high thermal conductivity in the surface direction, and is used for a heat conductive sheet or the like. However, these conventional heat conductive sheets are intended to conduct heat in a direction perpendicular to the surface of the sheet, and therefore, amorphous or spherical aggregates of boron nitride are often used. However, in the present invention, it is important to use a boron nitride having a flat shape rather than an amorphous or spherical aggregate.
水酸化マグネシウムは、熱拡散性の面では窒化ホウ素に特性が劣るものの、熱拡散性フィラーであると同時に難燃剤としての役割を果たす。このような熱拡散性シートに対して場合によって求められる難燃性を熱拡散性と同時に付与することが可能であるため本発明の用途に適している。 Although magnesium hydroxide is inferior to boron nitride in terms of thermal diffusivity, it serves as a flame retardant as well as a thermal diffusible filler. Since it is possible to impart the flame retardancy required in some cases to such a heat diffusable sheet simultaneously with the heat diffusibility, it is suitable for the use of the present invention.
このような扁平な形状の窒化ホウ素は、アスペクト比が１０以上１０００未満のフィラーを用いる。アスペクト比が１０より小さいと、熱拡散性を高めるために重要な配向性が低下し、高い熱拡散性を得ることが難しくなるため本発明の用途に対して不適である。また、１０００以上の高いアスペクト比を持つフィラーは、比表面積の増大により組成物の粘度が高くなり、加工が困難になる。さらに、フィラー自身を作製することが困難となるほか、シートの加工中にフィラー自身が割れやすくなるため、結果的にアスペクト比１０００以上のフィラーが配合されたシートを得ることが通常困難である。これらの事情から、本発明で用いる扁平な形状のフィラーのアスペクト比は、より好ましくは１０以上５００未満である。 Such flat-shaped boron nitride uses a filler having an aspect ratio of 10 or more and less than 1000. When the aspect ratio is smaller than 10, the orientation important for increasing the thermal diffusibility is lowered, and it becomes difficult to obtain a high thermal diffusivity, which is not suitable for the use of the present invention. Further, a filler having a high aspect ratio of 1000 or more increases the viscosity of the composition due to an increase in specific surface area, making it difficult to process. Further, it becomes difficult to produce the filler itself, and the filler itself is easily broken during the processing of the sheet, and as a result, it is usually difficult to obtain a sheet containing a filler having an aspect ratio of 1000 or more. From these circumstances, the aspect ratio of the flat filler used in the present invention is more preferably 10 or more and less than 500.
アスペクト比とは、粒子の長径を、粒子の厚みで除した値であり、つまり長径／厚みである。粒子が球状の場合はアスペクト比は１であり、扁平な度合いが増すにつれてアスペクト比は高くなる。 The aspect ratio is a value obtained by dividing the major axis of the particle by the thickness of the particle, that is, the major axis / thickness. When the particles are spherical, the aspect ratio is 1, and the aspect ratio increases as the flatness increases.
ところで、上述のように、本発明で用いられる窒化ホウ素と水酸化マグネシウムでは、基本的に窒化ホウ素の方が熱拡散性能に優れる。このため、より高い熱拡散性能を有するシートを得るためには、フィラーが配向し、シートの内部で窒化ホウ素フィラー同士が接触するように配置されることが好ましい。そのためには、配合される窒化ホウ素の粒径が水酸化マグネシウムに比べて大きく、また配合量も高い方が好ましい。 By the way, as described above, in the boron nitride and magnesium hydroxide used in the present invention, boron nitride is basically superior in thermal diffusion performance. For this reason, in order to obtain a sheet having higher thermal diffusion performance, it is preferable that the fillers are oriented so that the boron nitride fillers are in contact with each other inside the sheet. For that purpose, it is preferable that the particle size of boron nitride to be blended is larger than that of magnesium hydroxide and the blending amount is also high.
また、窒化ホウ素の平均粒径は、窒化ホウ素は１〜２０μｍにあることが好ましい。これは、主として窒化ホウ素はより大きい粒子の方が接触しやすく熱拡散に有利であるためであるが、１μｍ以下の窒化ホウ素を用いると組成物の粘度が上昇してしまい、配合量を高めることが難しくなるため好ましくない。一方、２０μｍ以上の平均粒径を持つ窒化ホウ素は、基本的に凝集しているため、本発明で目的とする熱拡散性を得るためにフィラーを配向させることが困難となるため、好ましくない。窒化ホウ素の平均粒径は、より好ましくは５〜１５μｍである。 The average particle diameter of boron nitride is preferably 1 to 20 μm for boron nitride. This is mainly because boron nitride is easier to contact with larger particles, which is more advantageous for thermal diffusion. However, when boron nitride of 1 μm or less is used, the viscosity of the composition increases, and the blending amount is increased. Is not preferable because it becomes difficult. On the other hand, boron nitride having an average particle diameter of 20 μm or more is basically not agglomerated, and it is difficult to orient the filler in order to obtain the desired thermal diffusibility in the present invention. The average particle size of boron nitride is more preferably 5 to 15 μm.
一方、水酸化マグネシウムの平均粒径は０．５〜５μｍであることが好ましい。水酸化マグネシウムは難燃剤としての役割を担うため、その難燃性能のためには小さい粒径の方が好ましい。一方で、窒化ホウ素の粒径についての記述の際にも述べたように、粒径が小さくなることで組成物の粘度が高くなりやすく、平均粒径が０．５μｍ以下のものでは特に粘度上昇が顕著になるため不適である。一方、平均粒径が５μｍ以上の粒子では、得られる難燃性が低下してくる他、窒化ホウ素粒子の配向を妨げる場合が有り、好ましくない。水酸化マグネシウムの平均粒径は、より好ましくは、０．５〜２．５μｍである。 On the other hand, the average particle diameter of magnesium hydroxide is preferably 0.5 to 5 μm. Since magnesium hydroxide plays a role as a flame retardant, a smaller particle size is preferred for its flame retardant performance. On the other hand, as described in the description of the particle size of boron nitride, the viscosity of the composition tends to be increased by decreasing the particle size, and the viscosity is particularly increased when the average particle size is 0.5 μm or less. Is not suitable because it becomes prominent. On the other hand, particles having an average particle diameter of 5 μm or more are not preferable because the flame retardancy obtained is lowered and the orientation of boron nitride particles may be hindered. The average particle diameter of magnesium hydroxide is more preferably 0.5 to 2.5 μm.
なお、平均粒径としてはレーザー回折法にて測定されるメジアン径（ある粉体をある粒径から二つに分けたとき、その粒径より大きい粒子と小さい粒子が等量となる粒径、一般にＤ５０値とも呼ばれる）を用いた。 In addition, as an average particle diameter, the median diameter measured by a laser diffraction method (when a certain powder is divided into two from a certain particle diameter, a particle diameter in which larger and smaller particles are equivalent, Generally, also called D50 value).
これらの扁平な形状の窒化ホウ素または水酸化マグネシウムは、表面が脂肪酸、チタネート、シランなどで表面処理されていてもよい。特に水酸化マグネシウムは表面処理することによる組成物の粘度低下への寄与が高いため、表面処理されていることが好ましく、その際は脂肪酸で処理することが最も好ましく、その処理量は１〜５％程度が好ましい。 These flat-shaped boron nitride or magnesium hydroxide may have a surface treated with a fatty acid, titanate, silane or the like. In particular, magnesium hydroxide has a high contribution to the reduction in the viscosity of the composition due to the surface treatment, so that it is preferably surface-treated, in which case treatment with a fatty acid is most preferred, and the treatment amount is 1 to 5 % Is preferred.
上記の扁平な形状をした窒化ホウ素、または窒化ホウ素と水酸化マグネシウムの合計量は、熱拡散シートを形成する組成物全体に対して５０〜９０体積％の割合で配合されている。５０％以下の配合量では、すなわち熱拡散性のフィラーが全体積の半量以下となるため、熱拡散性が急激に低下するため本発明の意図に対して不適である。一方、９０体積％を超える配合量では、シートが脆くなり、取り扱いが困難となる上、フィラーとフィラーの間に目には見えない微細な間隙ができやすくなり、熱拡散性能が低下することがあるため不適である。好ましくは５５〜８５体積％で、特に好ましくは５５〜８０体積％である。なお、フィラーの体積としては、質量を真密度で割った値を使用した。 The flat amount of boron nitride or the total amount of boron nitride and magnesium hydroxide is blended in a proportion of 50 to 90% by volume with respect to the entire composition forming the thermal diffusion sheet. If the blending amount is 50% or less, that is, the heat diffusible filler is less than half of the total volume, the heat diffusibility is abruptly lowered, which is not suitable for the intention of the present invention. On the other hand, if the blending amount exceeds 90% by volume, the sheet becomes brittle and difficult to handle, and it becomes easy to form a fine gap invisible between the filler and the filler, resulting in a decrease in thermal diffusion performance. Because it is, it is unsuitable. Preferably it is 55-85 volume%, Most preferably, it is 55-80 volume%. In addition, as a volume of the filler, a value obtained by dividing mass by true density was used.
水酸化マグネシウムは、難燃性を発揮するためには、組成物全体に対して１０〜４０体積％の割合で配合されていることが好ましい。１０％以下の配合量では、十分な難燃性を発揮することが難しい。一方、４０体積％以上の配合量では、窒化ホウ素の量が少なくなり、熱拡散性能が悪化する恐れがある。より好ましくは１５〜３５体積％であり、特に好ましくは２０〜３０体積％である。なお、水酸化マグネシウムの配合量は、窒化ホウ素の配合量よりも少ないことが好ましい。 Magnesium hydroxide is preferably blended at a ratio of 10 to 40% by volume with respect to the entire composition in order to exhibit flame retardancy. When the blending amount is 10% or less, it is difficult to exhibit sufficient flame retardancy. On the other hand, when the blending amount is 40% by volume or more, the amount of boron nitride decreases, and the thermal diffusion performance may deteriorate. More preferably, it is 15-35 volume%, Most preferably, it is 20-30 volume%. In addition, it is preferable that the compounding quantity of magnesium hydroxide is smaller than the compounding quantity of boron nitride.
（その他の成分）
本発明で用いるシートには、必要に応じて上記バインダー（Ａ）、熱拡散性フィラー（Ｂ）以外の成分が含まれていてもよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、アクリルゴムなどと共に用いられるパラフィンオイルやエーテル・エステルオイルといった可塑剤、また、酸化防止剤、老化防止剤、光安定剤、銅害防止剤や、架橋剤、架橋助剤などである。可塑剤の多くは、バインダーとなるポリマーと同量以下の配合量にて用いられるが、必要に応じてバインダーポリマー１００質量部に対して３００〜５００質量部の可塑剤を配合して用いることも可能である。また、酸化防止剤や架橋剤などはバインダーポリマー１００質量部に対して０．１〜５質量部配合されることが常であるが、必要に応じて１０質量部程度配合される場合もある。
(Other ingredients)
The sheet used in the present invention may contain components other than the binder (A) and the heat-diffusing filler (B) as necessary. For example, plasticizers such as paraffin oil and ether / ester oil used with thermoplastic resins, thermoplastic elastomers, acrylic rubber, etc., antioxidants, anti-aging agents, light stabilizers, copper damage inhibitors, crosslinking agents, Such as a crosslinking aid. Most of the plasticizers are used in a blending amount equal to or less than that of the polymer serving as a binder, but if necessary, 300 to 500 parts by weight of a plasticizer may be blended with 100 parts by weight of the binder polymer. Is possible. Moreover, although 0.1-5 mass parts is normally mix | blended with respect to 100 mass parts of binder polymers, antioxidant, a crosslinking agent, etc., it may mix | blend about 10 mass parts as needed.
（シートの成形方法）
本発明の熱拡散性シートは通常の樹脂組成物を混練、成形する手法と同様の手法にて、もしくは、粘着剤とフィラーを混合した後にその液状組成物を成膜後に溶剤を揮発させることで得ることができる。
(Sheet forming method)
The thermal diffusive sheet of the present invention can be obtained by a method similar to the method of kneading and molding a normal resin composition, or by volatilizing the solvent after film formation of the liquid composition after mixing the adhesive and filler. Obtainable.
すなわち、以下に示す手順にて本発明のシートを作製することができる。熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、アクリルゴムなどの固形のポリマーと熱拡散性フィラーをバンバリーミキサー、ニーダーなどの密閉型混練機、単軸押出機、二軸押出機、などの押出機、もしくはオープンロールなどの開放型混練機にて均一になるまで十分よく混練する。熱拡散性フィラーとバインダーポリマーを十分に混合、攪拌できる装置であれば特に制限はない。熱拡散性フィラーは一括して配合し、混練してもよいし、数回に分けて混練してもよい。十分均一になった組成物は、オープンロールやカレンダーロールを通すことで帯状に成形され、そのまま必要な厚さに成形してもよいし、これをさらに熱圧プレスにかけて成形をしてもよい。 That is, the sheet of the present invention can be produced by the following procedure. Solid polymer such as thermoplastic resin, thermoplastic elastomer, acrylic rubber and heat diffusible fillers, Banbury mixer, closed kneader such as kneader, extruder such as single screw extruder, twin screw extruder, or open roll Knead well enough until uniform with an open kneader. There is no particular limitation as long as the apparatus can sufficiently mix and stir the heat-diffusible filler and the binder polymer. The thermally diffusible filler may be mixed and kneaded in a lump, or may be kneaded in several times. The sufficiently uniform composition is formed into a band shape by passing through an open roll or a calender roll, and may be formed into a necessary thickness as it is, or may be formed by subjecting this to a hot press.
その際、シート内部のフィラーを面方向に配向させるために、オープンロールやカレンダーロールで高いせん断がかかるほうが好ましく、また、熱圧プレスでは高圧力が加えられることが好ましい。 At that time, in order to orient the filler inside the sheet in the plane direction, it is preferable that high shear is applied by an open roll or a calender roll, and it is preferable that a high pressure is applied in a hot press.
一方、液状であるアクリル粘着剤をバインダーとして用いる場合は、通常の回転型攪拌機や、プラネタリーミキサー、３本ロール、自転公転ミキサーなどを用いて熱拡散性フィラーなどを分散させればよく、やはりこれも十分に熱拡散性フィラーを分散させることができるのであれば特に制限はない。 On the other hand, when using a liquid acrylic pressure-sensitive adhesive as a binder, it is only necessary to disperse the heat diffusible filler, etc. using an ordinary rotary stirrer, planetary mixer, three rolls, rotation and revolution mixer, etc. This is not particularly limited as long as the heat-diffusing filler can be sufficiently dispersed.
粘着剤に熱拡散性フィラーを十分に分散させたのち、続いてその分散液をＰＥＴフィルム、ポリイミドフィルム等に、アプリケーター、バーコーター、コンマコーター、グラビアコーターなど、目的とする厚さと分散液の粘度を勘案した適切な塗工方法により塗工し、恒温槽や連続式の炉などで十分に溶剤を揮発させることで本発明のシートを得ることができる。また、必要に応じてさらに架橋工程や硬化工程をおこなってもよい。 After fully dispersing the heat-diffusible filler in the adhesive, the dispersion is then applied to a PET film, polyimide film, etc., and the desired thickness and viscosity of the dispersion such as applicator, bar coater, comma coater, gravure coater, etc. The sheet of the present invention can be obtained by coating with an appropriate coating method considering the above and volatilizing the solvent sufficiently in a thermostat or continuous furnace. Moreover, you may perform a bridge | crosslinking process and a hardening process further as needed.
さらに、ここで得られたシートをロール圧延やプレスにより圧縮することで熱拡散性フィラー同士の接触を促すことが可能であり、さらに高い熱拡散性能を有するシートとすることができる。 Furthermore, by compressing the sheet obtained here by roll rolling or pressing, it is possible to promote contact between the heat diffusible fillers, and it is possible to obtain a sheet having higher heat diffusion performance.
（熱伝導率）
上記の手法にて得られた熱拡散性シートは、熱拡散性フィラーがシートの面内に配向し、シートの面方向の熱伝導率が、シートの面に垂直な方向の熱伝導率に比べて高く、これにより、熱拡散シートが、発熱部品に接する面で受けた熱をシートの面に垂直な方向ではなく、シートの面に並行な方向へ拡散・輸送させることが可能となる。等方的な熱伝導率を持つシートの場合、発熱部品から受けた熱は、その反対面に主として到達し、効率的に熱を拡散・輸送することができない。
(Thermal conductivity)
In the heat diffusive sheet obtained by the above method, the heat diffusible filler is oriented in the plane of the sheet, and the thermal conductivity in the plane direction of the sheet is compared with the thermal conductivity in the direction perpendicular to the plane of the sheet. As a result, the heat diffusion sheet can diffuse and transport the heat received on the surface in contact with the heat generating component in a direction parallel to the sheet surface, not in a direction perpendicular to the sheet surface. In the case of a sheet having isotropic thermal conductivity, the heat received from the heat-generating component mainly reaches the opposite surface and cannot efficiently diffuse and transport the heat.
上記のようなシートの方向に対する熱伝導率の異方性は、大きいほど熱を拡散しやすくなる。異方性が大きいと、熱は熱拡散シートの受熱側近傍を主として伝い、拡散・輸送されるようになり、熱拡散シートを薄くすることが可能となる。しかし、一方、薄くすることでトータルとして拡散・輸送可能な熱量は小さくなる。このような事情を鑑み、本発明で用いる熱拡散シートでは、シートに垂直方向の熱伝導率で、シートの面に並行な方向の熱伝導率を除した値が、１．１〜１０００であるものを用いる。１．１以下では、異方性が小さく、熱を拡散することができない。一方、１０００以上ではシートの最表面のみでしか熱が拡散できないため、トータルの熱拡散量が減少するため好ましくない。より好ましくは、１．５〜５００、さらに好ましくは、１．５〜２００である。 The larger the anisotropy of the thermal conductivity with respect to the sheet direction as described above, the easier it is to diffuse heat. When the anisotropy is large, heat is mainly transmitted in the vicinity of the heat receiving side of the thermal diffusion sheet, and is diffused and transported, so that the thermal diffusion sheet can be made thin. On the other hand, however, the amount of heat that can be diffused and transported as a whole is reduced by reducing the thickness. In view of such circumstances, in the thermal diffusion sheet used in the present invention, the value obtained by dividing the thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet and the thermal conductivity in the direction parallel to the surface of the sheet is 1.1 to 1000. Use things. Below 1.1, the anisotropy is small and heat cannot be diffused. On the other hand, if it is 1000 or more, heat can be diffused only on the outermost surface of the sheet, which is not preferable because the total amount of heat diffusion decreases. More preferably, it is 1.5-500, More preferably, it is 1.5-200.
上記の手法で得られる熱拡散性シートは、シートに並行な方向の熱伝導率とシートの面に垂直な方向の熱伝導率の積が、１０Ｗ２ｍ−２Ｋ−２以上あることにより、より効率的に熱を拡散することが可能となる。 The thermal diffusive sheet obtained by the above method has a product of the thermal conductivity in the direction parallel to the sheet and the thermal conductivity in the direction perpendicular to the surface of the sheet being 10 W 2 m −2 K −2 or more, It becomes possible to diffuse heat more efficiently.
（絶縁性）
シートの絶縁性は、シートの面に垂直方向に測定した体積固有抵抗値が１．０×１０１０Ωｃｍ以上あり、絶縁破壊電圧が５ｋＶ／ｍｍ以上あれば、絶縁性が必須となる用途においてもショートの懸念なく使用することが可能である。
(Insulation)
Insulation of the sheet can be used in applications where insulation is essential if the volume resistivity measured in the direction perpendicular to the surface of the sheet is 1.0 × 10 10 Ωcm or more and the dielectric breakdown voltage is 5 kV / mm or more. It can be used without fear of short circuit.
（難燃性）
熱拡散シートの難燃性は、ＵＬ９４ Ｖ−０またはＶＴＭ−０である。つまり、安全規格ＵＬ‐９４（Ｕｎｄｅｒｗｒｉｔｅｒ
Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ，ｉｎｃ． Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｎｏ．９４）における垂直燃焼試験での難燃性評価がＶ−０またはＶＴＭ−０である。なお、ＶＴＭは、薄手材料垂直燃焼試験での結果であり、Ｖ−０とＶＴＭ−０は同程度の難燃性を意味する。
(Flame retardance)
The flame retardancy of the thermal diffusion sheet is UL94 V-0 or VTM-0. In other words, safety standard UL-94 (Underwriter
Laboratories, inc. Standard No. The flame retardancy evaluation in the vertical combustion test in 94) is V-0 or VTM-0. In addition, VTM is a result in a thin material vertical combustion test, and V-0 and VTM-0 mean the same level of flame retardancy.
（本発明の効果）
本発明によれば、シートに平行な方向の熱伝導率が、シートの面に垂直な方向の熱伝導率よりも大きい、十分な熱拡散性能を有する熱拡散シートを得られる。
(Effect of the present invention)
According to the present invention, it is possible to obtain a thermal diffusion sheet having sufficient thermal diffusion performance in which the thermal conductivity in the direction parallel to the sheet is larger than the thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet surface.
また、本発明の熱拡散シートは、グラファイトを使用していないため、絶縁性が必須となる用途においてもショートの懸念なく使用することが可能である。 Moreover, since the thermal diffusion sheet of the present invention does not use graphite, it can be used without fear of short circuit even in applications where insulation is essential.
また、本発明の熱拡散シートは、適切な量の樹脂とフィラーを含んでいるため、柔軟であり、シート状に成形可能である。 Moreover, since the heat diffusion sheet of the present invention contains an appropriate amount of resin and filler, it is flexible and can be formed into a sheet shape.
また、本発明によれば、シリコーン樹脂を使用しないで熱拡散シートを作成可能であるため、熱拡散シートからシロキサンを生じず、接点障害を起こすことがない。 Further, according to the present invention, since the heat diffusion sheet can be prepared without using a silicone resin, siloxane is not generated from the heat diffusion sheet, and contact failure is not caused.
また、本発明の熱拡散シートに水酸化マグネシウムを添加することで、熱拡散シートは難燃性を獲得し、高温にさらされても発火することがない。 Further, by adding magnesium hydroxide to the heat diffusion sheet of the present invention, the heat diffusion sheet acquires flame retardancy and does not ignite even when exposed to high temperatures.
以下、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to this.
熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、アクリルゴムをバインダー（Ａ）として使用する場合、以下の方法により、熱拡散シートを作成した。
表に示す各例でのバインダーとフィラーを、表中での配合量（体積％）にてバンバリーミキサーで混練し、組成物を得た、この組成物をオープンロールにてシート状に成形、熱圧プレスし、厚さ０．５ｍｍの熱拡散シートを得た。
When using thermoplastic elastomer, thermoplastic resin, and acrylic rubber as the binder (A), a thermal diffusion sheet was prepared by the following method.
The binder and filler in each example shown in the table were kneaded with a Banbury mixer at the blending amount (volume%) in the table to obtain a composition. This composition was molded into a sheet shape with an open roll, heat Pressure pressing was performed to obtain a thermal diffusion sheet having a thickness of 0.5 mm.
アクリル粘着剤をバインダー（Ａ）として使用する場合は、以下の方法により熱拡散シートを作成した。アクリル粘着剤を酢酸エチルで希釈し、回転型撹拌機を用いて、表に示す各例の種類と量のフィラーを分散させた。その後、剥離処理されたＰＥＴフィルム上にドクターブレードにより塗工し、乾燥（７０℃×５分）させ、さらにプレスし、厚さ０．３ｍｍの熱拡散シートを得た。 When using an acrylic adhesive as a binder (A), the thermal diffusion sheet was created with the following method. The acrylic pressure-sensitive adhesive was diluted with ethyl acetate, and the types and amounts of fillers shown in the table were dispersed using a rotary stirrer. Then, it applied with a doctor blade on the PET film by which the peeling process was carried out, it was made to dry (70 degreeC x 5 minutes), and it further pressed, and obtained the 0.3-mm-thick thermal-diffusion sheet.
バインダー（Ａ）として以下の材料を使用した。
熱可塑性エラストマー：ナノ結晶構造制御型エラストマー（ 三井化学製、ノティオ ＰＮ３５６０）
熱可塑性樹脂：エチレン−酢酸ビニル共重合体（ランクセス製、レバプレン ４５０）、ポリプロピレン（日本ポリプロピレン製、ノバテックＦＸ４Ｇ）、エチレン・アクリル共重合体（デュポン製、ベイマックＤＰ）、変性ポリエチレン（三井・デュポン製、アドテックスＬ６１０１Ｍ）を６０：２０：１０：５で混合したもの
アクリルゴム：日本ゼオン製、ニポールＡＲ５４
アクリル粘着剤：綜研化学製、ＳＫ−ダイン１８１１Ｌ、分子量 約７０万
The following materials were used as the binder (A).
Thermoplastic elastomer: Nanocrystal structure controlled elastomer (Mitsui Chemicals, Notio PN3560)
Thermoplastic resin: ethylene-vinyl acetate copolymer (manufactured by LANXESS, Revaprene 450), polypropylene (manufactured by Nippon Polypropylene, Novatec FX4G), ethylene / acrylic copolymer (manufactured by DuPont, Baymac DP), modified polyethylene (manufactured by Mitsui / DuPont) , Adtex L6101M) mixed at 60: 20: 10: 5 Acrylic rubber: Nippon Zeon, Nipol AR54
Acrylic adhesive: manufactured by Soken Chemicals, SK-Dyne 1811L, molecular weight of about 700,000
フィラー（Ｂ）として以下の材料を使用した。
窒化ホウ素（扁平形状）：昭和電工社製 ＵＨＰ−１ 平均粒径 ８μｍ、アスペクト比 １０〜５０
窒化ホウ素（球状）： 粒径、アスペクト比 ほぼ１
アルミナ： アスペクト比 ほぼ１
黒鉛： 日本黒鉛製 薄片化黒鉛 ＵＰ−３５Ｎ
水酸化マグネシウム：協和化学工業社製キスマ５Ａ アスペクト比 ２〜５
また、その他の成分として、以下の材料を使用した。
流動パラフィン：新日本石油製 流動パラフィン３５０
The following materials were used as the filler (B).
Boron nitride (flat shape): UHP-1 average particle size 8 μm, Showa Denko Co., Ltd., aspect ratio 10-50
Boron nitride (spherical): particle size, aspect ratio approximately 1
Alumina: Aspect ratio of about 1
Graphite: Nippon Graphite exfoliated graphite UP-35N
Magnesium hydroxide: Kyowa Chemical Industry Kisuma 5A Aspect ratio 2-5
Moreover, the following materials were used as other components.
Liquid paraffin: Nippon Oil Corporation liquid paraffin 350
そのようにして得られたシートを以下の方法で測定した。
（１）熱伝導率（面方向）
レーザーフラッシュ二次元法により測定した面方向の熱拡散率と、アルキメデス法により測定した密度およびＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定された比熱から、シートの面方向の熱伝導率を算出した。なお、面方向の熱拡散率を測定するに当たっては、熱伝導率既知の標準試料が必要となるが、これにはタンタルもしくはアルミニウムの箔を用いた。
（２）熱伝導率（面に垂直方向）
レーザーフラッシ法により測定したシートの面に垂直方向の熱拡散率と、アルキメデス法により測定した密度よりおよびＤＳＣ（示差走査熱量測定）により測定された比熱から、シートの面に垂直方向の熱伝導率を算出した。
（３）絶縁性
ＪＩＳ Ｋ ６２７１、ＪＩＳ Ｃ ２１１０−１に準拠し、シートの体積固有抵抗並びに絶縁破壊電圧を測定した。体積固有抵抗値が１．０×１０１０Ωｃｍ以上であり、絶縁破壊電圧が５ｋＶ／ｍｍ以上ならば◎、それ以外を×とした。
（４）難燃性
厚さ０．５ｍｍのシートを用い、ＵＬ−９４に定められた２０ｍｍ垂直燃焼試験を実施した。
The sheet thus obtained was measured by the following method.
(1) Thermal conductivity (surface direction)
The thermal conductivity in the plane direction of the sheet was calculated from the thermal diffusivity in the plane direction measured by the laser flash two-dimensional method, the density measured by the Archimedes method, and the specific heat measured by DSC (differential scanning calorimetry). In order to measure the thermal diffusivity in the plane direction, a standard sample with a known thermal conductivity is required, and a tantalum or aluminum foil was used for this.
(2) Thermal conductivity (perpendicular to the surface)
Thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet surface measured by the laser flash method, and from the specific heat measured by DSC (Differential Scanning Calorimetry) from the density measured by the Archimedes method and the thermal conductivity in the direction perpendicular to the sheet surface Was calculated.
(3) Insulation In accordance with JIS K 6271 and JIS C 2110-1, the volume specific resistance and dielectric breakdown voltage of the sheet were measured. If the volume resistivity value was 1.0 × 10 10 Ωcm or more and the dielectric breakdown voltage was 5 kV / mm or more, “◎”, and otherwise, “x”.
(4) Flame retardance Using a sheet having a thickness of 0.5 mm, a 20 mm vertical combustion test defined in UL-94 was performed.
実施例１〜１１では、面に平行な方向の熱伝導率を除した値が、１．１以上である。また、熱伝導率の積も１０を超えている。
なお、実施例３はアクリルゴムでの実施例である。また、実施例６より、窒化ホウ素の上限が理解できる。また、実施例１０と１１より水酸化マグネシウムの量と難燃性の関係が明らかになった
比較例１、実施例５、実施例１、実施例６、比較例２を比較することで、熱拡散フィラーの量は、５０〜９０体積％が好ましいことが分かる。
比較例１では、窒化ホウ素が少ないと、面方向においても、面に垂直な方向においても、熱伝導率が十分でないことがわかった。
比較例２では、窒化ホウ素が多すぎるため、シート状に成形することができなかった。
比較例３、４では、球状の窒化ホウ素や、アルミナを使用すると、熱伝導率に異方性がなく、面方向と面に垂直な方向で同程度の熱伝導率であることが分かる。
比較例５では、黒鉛を使用しており、面方向の熱伝導率が高いが、黒鉛が導電性物質であるため、絶縁性が悪かった。
比較例６では、熱拡散性フィラーに占める水酸化マグネシウムの割合が体積として窒化ホウ素よりも多いため、面に平行な方向と面に垂直な方向の熱伝導率の積が１０以下であり、十分な熱拡散性が得られなかった。
In Examples 1 to 11, the value obtained by dividing the thermal conductivity in the direction parallel to the surface is 1.1 or more. Moreover, the product of thermal conductivity is over 10.
Example 3 is an example using acrylic rubber. Further, from Example 6, the upper limit of boron nitride can be understood. Further, from Examples 10 and 11, the relationship between the amount of magnesium hydroxide and the flame retardancy was clarified. By comparing Comparative Example 1, Example 5, Example 1, Example 6, and Comparative Example 2, It can be seen that the amount of the diffusion filler is preferably 50 to 90% by volume.
In Comparative Example 1, it was found that if the amount of boron nitride is small, the thermal conductivity is not sufficient both in the plane direction and in the direction perpendicular to the plane.
In Comparative Example 2, since there was too much boron nitride, it could not be formed into a sheet.
In Comparative Examples 3 and 4, it can be seen that when spherical boron nitride or alumina is used, there is no anisotropy in thermal conductivity, and the thermal conductivity is comparable in the plane direction and the direction perpendicular to the plane.
In Comparative Example 5, graphite was used and the thermal conductivity in the surface direction was high, but the insulation was poor because graphite was a conductive substance.
In Comparative Example 6, since the proportion of magnesium hydroxide in the thermally diffusible filler is larger than boron nitride in volume, the product of the thermal conductivity in the direction parallel to the surface and the direction perpendicular to the surface is 10 or less, Thermal diffusivity was not obtained.
水酸化マグネシウムを３０体積％配合した実施例９の熱拡散シートは、ＵＬ９４ Ｖ−０の難燃性を有する。実施例９〜１１、比較例６を比べると、難燃性の観点から、水酸化マグネシウムの配合量は、１０〜４０体積％が好ましいことが分かる。 The heat diffusion sheet of Example 9 containing 30% by volume of magnesium hydroxide has a flame resistance of UL94 V-0. Comparing Examples 9 to 11 and Comparative Example 6, it can be seen that the blending amount of magnesium hydroxide is preferably 10 to 40% by volume from the viewpoint of flame retardancy.
図１に、実施例９の熱拡散シートの平面方向からの操作電子顕微鏡写真を示す。長径２〜６μｍ程度の扁平形状の粒子が窒化ホウ素であり、０．５〜２μｍ程度の扁平形状の粒子が水酸化マグネシウムである。平面形状の窒化ホウ素が、窒化ホウ素の面とシートの面とが平行になるように配向していることが分かる。 In FIG. 1, the operation electron micrograph from the plane direction of the thermal diffusion sheet of Example 9 is shown. The flat particles having a major axis of about 2 to 6 μm are boron nitride, and the flat particles of about 0.5 to 2 μm are magnesium hydroxide. It can be seen that the planar boron nitride is oriented so that the surface of the boron nitride and the surface of the sheet are parallel.
以上、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
Claims (9)
前記バインダー（Ａ）に、少なくとも、熱拡散フィラー（Ｂ）として、アスペクト比が１０以上１０００以下の扁平形状の窒化ホウ素を、組成物全体に対して５０〜９０体積％（固形分換算）の割合で配合してなり、
シートの面に平行な方向の熱伝導率を、シートの面に垂直な方向の熱伝導率で除した値が１．１〜１０００であることを特徴とする熱拡散シート。 As the binder (A), one or more polymers selected from the group consisting of thermoplastic elastomers, thermoplastic resins, acrylic rubbers and acrylic adhesives are used,
In the binder (A), at least as a thermal diffusion filler (B), a flat boron nitride having an aspect ratio of 10 or more and 1000 or less is a proportion of 50 to 90% by volume (solid content conversion) with respect to the entire composition. In combination,
A value obtained by dividing the thermal conductivity in the direction parallel to the surface of the sheet by the thermal conductivity in the direction perpendicular to the surface of the sheet is 1.1 to 1000.
前記水酸化マグネシウムのアスペクト比が３以上２０以下であり、
前記窒化ホウ素が前記水酸化マグネシウムよりも体積的に多いことを特徴とする請求項１または２に記載の熱拡散シート。 The thermal diffusion filler (B) further contains magnesium hydroxide,
The aspect ratio of the magnesium hydroxide is 3 or more and 20 or less,
The thermal diffusion sheet according to claim 1, wherein the boron nitride is larger in volume than the magnesium hydroxide.
Priority Applications (1)
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