JP2012144638A - Insulation heat radiation film and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、絶縁性及び熱伝導性を有し、電気・電子機器などに利用される絶縁性放熱フィルム及びその製造方法に関する。 The present invention relates to an insulating heat-radiating film that has insulating properties and thermal conductivity, and is used for electrical and electronic devices, and a method for manufacturing the same.
電気・電子部品などのエレクトリックデバイスの発熱部材(例えば、パーソナルコンピュータのCPUなど)から発生する熱を逃すため、前記発熱部材と筐体などとの間に、放熱部材として熱伝導性フィルムを介在させている。この熱伝導性フィルムは、マトリックス樹脂(バインダー樹脂)と熱伝導性無機フィラーとからなるが、バインダー樹脂は金属材料などの無機物に比べて熱伝導性が低い。このため、熱伝導性無機フィラーをバインダー樹脂に対して高い割合で配合することにより、熱伝導性フィルムの熱伝導性を向上させる試みがなされている。さらに、エレクトリックデバイスは、電気回路などに対する障害などを防止する観点などから、絶縁性を有するのが好ましく、前記無機フィラーとしては、絶縁性無機フィラーが利用されている。しかし、このような熱伝導性フィルムでは、熱伝導性を向上させるために、無機フィラーの割合を増加させると、フィルムの機械的特性や成形性が低下する。特に、絶縁性無機フィラーとしては、窒化ホウ素が汎用されているが、窒化ホウ素は、板状の粒子形態であるため、熱成形すると成形における樹脂の流動方向に板面が平行になるように配列する。さらに、窒化ホウ素自身も、面方向に比べて厚み方向の熱伝導性が極めて低いことが知られている。そのため、窒化ホウ素を用いた放熱シートでは、面方向の熱伝導性が高いものの、厚み方向の熱伝導性は低い。特に、パーソナルコンピュータのCPUの場合には、CPUと放熱シートは積層されて電子部品の中に設置されるため、シートの厚み方向に熱を逃す必要があるため、窒化ホウ素の面方向がシートの面方向に配列したシートは、このような用途には向かない。そこで、これらの特性を充足するための複合材料として、各種の複合材料が提案されている。 In order to release the heat generated from the heat generating member (for example, CPU of a personal computer) of electric devices such as electric / electronic parts, a heat conductive film is interposed as a heat radiating member between the heat generating member and the housing. ing. This thermally conductive film is composed of a matrix resin (binder resin) and a thermally conductive inorganic filler, but the binder resin has a lower thermal conductivity than inorganic materials such as metal materials. For this reason, the trial which improves the heat conductivity of a heat conductive film is made | formed by mix | blending a heat conductive inorganic filler with a high ratio with respect to binder resin. Furthermore, the electric device preferably has insulating properties from the viewpoint of preventing troubles with respect to electric circuits and the like, and an insulating inorganic filler is used as the inorganic filler. However, in such a heat conductive film, when the proportion of the inorganic filler is increased in order to improve the heat conductivity, the mechanical properties and moldability of the film are lowered. In particular, boron nitride is widely used as the insulating inorganic filler. However, since boron nitride is in the form of plate-like particles, it is arranged so that the plate surface is parallel to the flow direction of the resin during molding when thermoformed. To do. Further, it is known that boron nitride itself has extremely low thermal conductivity in the thickness direction as compared to the surface direction. Therefore, in the heat dissipation sheet using boron nitride, although the thermal conductivity in the surface direction is high, the thermal conductivity in the thickness direction is low. In particular, in the case of a CPU of a personal computer, since the CPU and the heat dissipation sheet are stacked and installed in the electronic component, it is necessary to release heat in the thickness direction of the sheet. Sheets arranged in the plane direction are not suitable for such applications. Therefore, various composite materials have been proposed as composite materials for satisfying these characteristics.
例えば、特開平3−200397号公報(特許文献1)には、マトリックス樹脂中に、板状熱伝導性フィラーと粒状熱伝導性フィラーの2種類の熱伝導性フィラーが分布した放熱シートであって、板状熱伝導性フィラーが、それ自体の板面を放熱シートの長手方向に沿わせた状態でかつ厚み方向に多段状に分布し、前記粒状熱伝導性フィラーが、多段状に分布した前記板状熱伝導性フィラーの層間を中心に分配している放熱シートが開示されている。この文献には、板状熱伝導性フィラーとして窒化ホウ素が記載され、粒状熱伝導性フィラーとして窒化アルミニウムが記載されている。さらに、マトリックス樹脂としては、合成ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が例示され、実施例では、シリコーンゴムが使用されている。 For example, JP-A-3-200377 (Patent Document 1) discloses a heat dissipation sheet in which two types of thermally conductive fillers, a plate-like thermally conductive filler and a granular thermally conductive filler, are distributed in a matrix resin. The plate-like thermally conductive filler is distributed in a multistage shape in the thickness direction in a state where the plate surface of the plate is along the longitudinal direction of the heat dissipation sheet, and the granular heat conductive filler is distributed in a multistage shape. There is disclosed a heat dissipating sheet that is distributed mainly between layers of plate-like thermally conductive fillers. In this document, boron nitride is described as the plate-like thermally conductive filler, and aluminum nitride is described as the granular thermally conductive filler. Furthermore, examples of the matrix resin include synthetic rubber, thermoplastic resin, and thermosetting resin. In the examples, silicone rubber is used.
しかし、この放熱シートでは、板状フィラーの窒化ホウ素に加えて、粒状フィラーの窒化アルミニウムを組み合わせることにより、厚み方向の熱伝導性が改良されてはいるものの、無機フィラーの割合が多いため、シートの機械的特性や成形性が十分でない。 However, in this heat radiating sheet, although the thermal conductivity in the thickness direction is improved by combining the granular filler aluminum nitride in addition to the plate-like filler boron nitride, the ratio of the inorganic filler is large. The mechanical properties and moldability are not sufficient.
また、Polymer Preprints, Japan. Vol.58, No.2 (2009)(非特許文献1)には、高熱伝導性ナノフィラーフェノール樹脂とのハニカム状コンポジットが開示されている。この文献には、アルコキシシランで表面修飾した窒化ホウ素粒子とフェノール樹脂粒子とをエポキシ基の開環触媒の存在下、水系で混合後、真空加熱下で水分を蒸発させる方法が記載されている。 In addition, Polymer Preprints, Japan. Vol. 58, No. 2 (2009) (Non-Patent Document 1) discloses a honeycomb composite with a highly thermally conductive nanofiller phenol resin. This document describes a method in which boron nitride particles surface-modified with alkoxysilane and phenol resin particles are mixed in an aqueous system in the presence of an epoxy group ring-opening catalyst, and then water is evaporated under vacuum heating.
しかし、このハニカム状コンポジットでは、成形加工性が低い上に、目的の硬化物を得るまでに多くの工程を要し、生産性が低い。 However, this honeycomb composite has low molding processability, and requires many steps to obtain a desired cured product, resulting in low productivity.
従って、本発明の目的は、少量の無機フィラーであっても熱伝導性を向上でき、機械的特性に優れる絶縁性放熱フィルム及びその製造方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an insulating heat-radiating film that can improve thermal conductivity even with a small amount of inorganic filler and is excellent in mechanical properties, and a method for producing the same.
本発明の他の目的は、成形性及び生産性が高い絶縁性放熱フィルム及びその製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an insulating heat-radiating film having high moldability and productivity and a method for producing the same.
本発明のさらに他の目的は、板状無機フィラーを用いても厚み方向において熱伝導性を向上できる絶縁性放熱フィルム及びその製造方法を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an insulating heat-radiating film that can improve thermal conductivity in the thickness direction even when a plate-like inorganic filler is used, and a method for producing the same.
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、有機粒子とこの有機粒子の平均粒径以下の粒径を有する絶縁性及び熱伝導性を有する無機フィラーと硬化樹脂とを組み合わせることにより、絶縁性放熱フィルムの機械的特性を向上できるとともに、少量の無機フィラーであっても熱伝導性も向上できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have combined organic particles, an inorganic filler having a particle size equal to or smaller than the average particle size of the organic particles, and a cured resin with a thermally conductive inorganic filler. The present inventors have found that the mechanical properties of the insulating heat-radiating film can be improved and that the thermal conductivity can be improved even with a small amount of inorganic filler.
すなわち、本発明の絶縁性放熱フィルムは、有機粒子、無機フィラー及び硬化樹脂を含み、かつ前記無機フィラーが絶縁性及び熱伝導性を有する絶縁性放熱フィルムであって、有機粒子と無機フィラーとの平均粒径の比率が、有機粒子/無機フィラー=1/1以上である。前記有機粒子の平均粒径は5〜50μm程度であり、前記有機粒子と前記無機フィラーとの平均粒径の比率は、有機粒子/無機フィラー=1.5/1以上であってもよい。前記有機粒子と前記無機フィラーとの割合(重量比)は、有機粒子/無機フィラー=1/1〜1/5程度であってもよい。前記硬化樹脂と前記有機粒子との割合(重量比)は、2/1〜1/2程度であってもよい。前記無機フィラーの割合は、硬化樹脂100重量部に対して100〜500重量部程度であってもよい。前記無機フィラーの割合は、フィルム全体に対して40〜60重量%程度であり、かつ前記無機フィラーの熱伝導率が2W/m・K以上であってもよい。前記無機フィラーは、板状であってもよく、特に、窒化ホウ素であってもよい。前記有機粒子はポリアミド系粒子及び/又は架橋熱可塑性樹脂粒子であってもよい。前記硬化樹脂は熱硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)及び硬化剤の硬化物であってもよい。本発明の絶縁性放熱フィルムは、さらに可塑剤を含んでいてもよい。本発明の絶縁性放熱フィルムは、無機フィラーが互いに接触して有機粒子間に局在化した状態で、硬化樹脂により固定化されていてもよい。 That is, the insulating heat dissipation film of the present invention is an insulating heat dissipation film containing organic particles, an inorganic filler, and a cured resin, and the inorganic filler has insulating properties and thermal conductivity. The ratio of the average particle diameter is organic particles / inorganic filler = 1/1 or more. The average particle diameter of the organic particles may be about 5 to 50 μm, and the ratio of the average particle diameter of the organic particles and the inorganic filler may be organic particles / inorganic filler = 1.5 / 1 or more. The ratio (weight ratio) between the organic particles and the inorganic filler may be organic particles / inorganic filler = 1/1 to 1/5. The ratio (weight ratio) between the cured resin and the organic particles may be about 2/1 to 1/2. The proportion of the inorganic filler may be about 100 to 500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cured resin. The ratio of the inorganic filler may be about 40 to 60% by weight with respect to the entire film, and the thermal conductivity of the inorganic filler may be 2 W / m · K or more. The inorganic filler may be plate-shaped, and in particular boron nitride. The organic particles may be polyamide particles and / or crosslinked thermoplastic resin particles. The cured resin may be a cured product of a thermosetting resin (for example, epoxy resin) and a curing agent. The insulating heat dissipation film of the present invention may further contain a plasticizer. The insulating heat-radiating film of the present invention may be fixed with a cured resin in a state where the inorganic fillers are in contact with each other and are localized between the organic particles.
本発明には、有機粒子と、無機フィラーと、硬化樹脂の前駆体とを含む組成物の膜を形成した後、硬化樹脂の前駆体を硬化する前記絶縁性放熱フィルムの製造方法も含まれる。この方法において、硬化樹脂の前駆体を溶解又は分散可能であり、かつ有機粒子を不溶である溶媒を用いて前記組成物を調製してもよい。 The present invention also includes a method for producing the insulating heat dissipation film in which a film of a composition containing organic particles, an inorganic filler, and a cured resin precursor is formed, and then the cured resin precursor is cured. In this method, the composition may be prepared using a solvent capable of dissolving or dispersing the precursor of the cured resin and insoluble in the organic particles.
本発明では、有機粒子と、この有機粒子の平均粒径以下の粒径を有する絶縁性及び熱伝導性を有する無機フィラーと、硬化樹脂とを組み合わせることにより、少量の無機フィラーであっても熱伝導性を向上でき、絶縁性放熱フィルムの機械的特性を向上できる。また、少量の無機フィラーで高い熱伝導性を実現できるため、成形性及び生産性も向上できる。さらに、板状無機フィラーを用いても厚み方向において熱伝導性を向上できる。 In the present invention, a combination of organic particles, an inorganic filler having an insulating and thermal conductivity having a particle size equal to or smaller than the average particle size of the organic particles, and a cured resin can be used to heat even a small amount of inorganic filler. The conductivity can be improved, and the mechanical properties of the insulating heat dissipation film can be improved. Moreover, since high heat conductivity is realizable with a small amount of inorganic filler, a moldability and productivity can also be improved. Furthermore, thermal conductivity can be improved in the thickness direction even if a plate-like inorganic filler is used.
[絶縁性放熱フィルム]
本発明の絶縁性放熱フィルムは、有機粒子、無機フィラー及び硬化樹脂を含む。本発明の絶縁性放熱フィルムにおいて、前記無機フィラーは、絶縁性及び熱伝導性を有しており、フィルム中で有機粒子間に局在化して熱の導通路又は経路(チャンネル又はパス)を形成している。図1は、本発明の絶縁性放熱フィルムの概略断面図である。図1に示すように、本発明の絶縁性放熱フィルム1は、フィルム中に略均一に分散している有機粒子2間において、無機フィラー3が互いに接触して局在化して、硬化樹脂4によって固定化されている。すなわち、無機フィラー2は、フィルム中において、有機粒子3間でネットワーク構造を形成することにより、少量の無機フィラーであっても、熱伝導性を向上できる。特に、無機フィラー3が窒化ホウ素などの板状無機フィラーである場合、有機粒子間の間隙において、板状フィラーの板面が間隙に沿って配向することにより、板面に沿った熱の導通路が形成されることにより、フィルムの厚み方向における熱伝導性を向上できる。
[Insulating heat dissipation film]
The insulating heat dissipation film of the present invention contains organic particles, an inorganic filler, and a cured resin. In the insulating heat-radiating film of the present invention, the inorganic filler has insulating properties and thermal conductivity, and is localized between organic particles in the film to form a heat conduction path or path (channel or path). is doing. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the insulating heat-radiating film of the present invention. As shown in FIG. 1, the insulating heat-radiating film 1 of the present invention is such that the inorganic filler 3 is localized in contact with each other between the organic particles 2 dispersed substantially uniformly in the film, and the cured resin 4 It is fixed. That is, the inorganic filler 2 can improve thermal conductivity even if it is a small amount of inorganic filler by forming a network structure between the organic particles 3 in the film. In particular, when the inorganic filler 3 is a plate-like inorganic filler such as boron nitride, in the gap between the organic particles, the plate surface of the plate-like filler is oriented along the gap, so that the heat conduction path along the plate surface. By forming the thermal conductivity in the thickness direction of the film can be improved.
(有機粒子)
有機粒子は、フィルム中で略均一に分散することにより、無機フィラーを局在化させるために配合され、絶縁性放熱フィルムに要求される機械的特性(耐熱性、剛性、弾性など)などに応じて、樹脂粒子及びゴム粒子から適宜選択できる。本発明では、有機粒子を用いることにより、フィルムの柔軟性を向上できるとともに、硬化樹脂との接着性を高めて機械的特性も向上できる。
(Organic particles)
Organic particles are blended in order to localize the inorganic filler by being dispersed almost uniformly in the film, and according to the mechanical properties (heat resistance, rigidity, elasticity, etc.) required for the insulating heat dissipation film Thus, it can be appropriately selected from resin particles and rubber particles. In the present invention, by using the organic particles, the flexibility of the film can be improved, and the adhesive properties with the curable resin can be enhanced to improve the mechanical characteristics.
樹脂粒子には、熱可塑性樹脂粒子、架橋熱可塑性樹脂粒子及び熱硬化性樹脂粒子が含まれる。熱可塑性樹脂粒子を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、オレフィン系樹脂、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、脂肪酸ビニルエステル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリウレタン樹脂、熱可塑性エラストマー(ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリウレタン系エラストマーなど)、セルロース誘導体などが挙げられる。架橋熱可塑性樹脂粒子は、前記熱可塑性樹脂の架橋体などであってもよく、熱可塑性樹脂の種類に応じて、慣用の架橋剤を用いて得られた架橋体や、電子線などの活性エネルギー線を用いて得られた架橋体などであってもよい。熱硬化性樹脂粒子を構成する熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などが挙げられる。 The resin particles include thermoplastic resin particles, crosslinked thermoplastic resin particles, and thermosetting resin particles. Examples of the thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin particles include olefin resins, (meth) acrylic resins, styrene resins, fatty acid vinyl ester resins, polyester resins, polyamide resins, polyamideimide resins, and polyacetals. Resin, polycarbonate resin, polysulfone resin, polyphenylene ether resin, thermoplastic polyurethane resin, thermoplastic elastomer (polyolefin elastomer, polystyrene elastomer, polyester elastomer, polyamide elastomer, polyurethane elastomer, etc.), cellulose derivatives, etc. Is mentioned. The crosslinked thermoplastic resin particles may be a crosslinked body of the thermoplastic resin, etc., and depending on the type of the thermoplastic resin, a crosslinked body obtained by using a conventional crosslinking agent, or an active energy such as an electron beam. It may be a cross-linked product obtained using a wire. Examples of the thermosetting resin constituting the thermosetting resin particles include phenol resin, melamine resin, urea resin, benzoguanamine resin, silicone resin, epoxy resin, vinyl ester resin, and polyurethane resin.
ゴム粒子を構成するゴムとしては、例えば、ジエン系ゴム(ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエンゴムなど)、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム状共重合体、ブチルゴム、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロロヒドリンゴム、多硫化ゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。 Examples of the rubber constituting the rubber particles include diene rubber (polybutadiene, polyisoprene, styrene-butadiene rubber, etc.), ethylene-propylene rubber, ethylene-vinyl acetate rubber copolymer, butyl rubber, nitrile rubber, chlorosulfonated polyethylene. , Epichlorohydrin rubber, polysulfide rubber, acrylic rubber, urethane rubber, silicone rubber, fluorine rubber and the like.
これらの有機粒子は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの有機粒子のうち、硬化樹脂との接着性に優れる点から、アミド結合やエステル結合などの極性を示す結合又は基を有する有機粒子や、硬化樹脂と類似の骨格を有する有機粒子(例えば、硬化樹脂がエポキシ樹脂の場合、芳香族骨格を有する有機粒子など)などが好ましい。また、製造上の観点から、硬化樹脂の前駆体を溶解又は分散可能な溶媒(前駆体の調製に用いる溶媒)に対して不溶な耐溶剤性を有する有機粒子が好ましい。 These organic particles can be used alone or in combination of two or more. Among these organic particles, organic particles having bonds or groups showing polarity such as amide bonds and ester bonds, and organic particles having a skeleton similar to the cured resin (for example, When the cured resin is an epoxy resin, organic particles having an aromatic skeleton, etc.) are preferred. From the viewpoint of production, organic particles having solvent resistance insoluble in a solvent capable of dissolving or dispersing the precursor of the cured resin (a solvent used for preparing the precursor) are preferable.
さらに、硬化樹脂が熱硬化性樹脂である場合、硬化温度において粒子形状を保持可能な耐熱性を有する有機粒子が好ましい。有機粒子が熱可塑性樹脂粒子である場合は、熱可塑性樹脂粒子の融点は、例えば、80〜300℃、好ましくは100〜280℃、さらに好ましくは120〜250℃(特に150〜220℃)程度であってもよい。 Furthermore, when the curable resin is a thermosetting resin, organic particles having heat resistance capable of maintaining the particle shape at the curing temperature are preferable. When the organic particles are thermoplastic resin particles, the melting point of the thermoplastic resin particles is, for example, about 80 to 300 ° C, preferably 100 to 280 ° C, more preferably 120 to 250 ° C (particularly 150 to 220 ° C). There may be.
これらの特性を有する有機粒子としては、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂などの熱可塑性樹脂、架橋(メタ)アクリル系樹脂や架橋ポリスチレン系樹脂などの架橋熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で構成された粒子が好ましく、ポリアミド系粒子、架橋ポリ(メタ)アクリル酸エステル系粒子が特に好ましい。 Organic particles having these characteristics include thermoplastic resins such as polyamide resins, polyamideimide resins, and polyacetal resins, crosslinked thermoplastic resins such as crosslinked (meth) acrylic resins and crosslinked polystyrene resins, and epoxy resins. Particles composed of the above thermosetting resin are preferable, and polyamide-based particles and crosslinked poly (meth) acrylate-based particles are particularly preferable.
ポリアミド系粒子を構成するポリアミドとしては、例えば、ポリアミド46、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12などの脂肪族ポリアミド、ジカルボン酸(例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸など)とジアミン(例えば、ヘキサメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン)とから得られるポリアミドなどが挙げられる。これらのポリアミドは、ホモポリアミドに限らずコポリアミドであってもよい。 Examples of the polyamide constituting the polyamide particles include aliphatic polyamides such as polyamide 46, polyamide 6, polyamide 66, polyamide 610, polyamide 612, polyamide 11 and polyamide 12, dicarboxylic acids (eg terephthalic acid, isophthalic acid, adipine). And polyamides obtained from diamines (for example, hexamethylenediamine, metaxylylenediamine). These polyamides are not limited to homopolyamides and may be copolyamides.
架橋ポリ(メタ)アクリル酸エステル系粒子を構成するポリ(メタ)アクリル酸エステルとしては、ポリ(メタ)アクリル酸エチル、ポリ(メタ)アクリル酸ブチルなどのポリ(メタ)アクリル酸C1−6アルキル(特にC2−6アルキル)を主成分(50〜100重量%、好ましくは70〜100重量%程度)とするポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル系樹脂などが挙げられる。架橋剤としては、慣用の架橋剤を利用でき、例えば、2以上のエチレン性不飽和結合を有する化合物(エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの(ポリ)C2−10アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジビニルベンゼンなど)などが利用できる。架橋剤の割合は、全単量体のうち0.1〜10モル%(特に1〜10モル%)程度であってもよい。架橋ポリアクリル酸エステル粒子を用いて、柔軟性を向上してもよい。 Examples of the poly (meth) acrylic acid ester constituting the crosslinked poly (meth) acrylic acid ester-based particles include poly (meth) acrylic acid C 1-6 such as poly (meth) ethyl acrylate and poly (meth) butyl acrylate. Examples thereof include poly (meth) acrylic acid alkyl ester resins containing alkyl (particularly C 2-6 alkyl) as a main component (about 50 to 100% by weight, preferably about 70 to 100% by weight). As the crosslinking agent, a conventional crosslinking agent can be used. For example, a compound having two or more ethylenically unsaturated bonds ((poly) C 2− such as ethylene glycol di (meth) acrylate and polyethylene glycol di (meth) acrylate) is used. 10 alkylene glycol di (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, divinylbenzene, etc.) can be used. The proportion of the crosslinking agent may be about 0.1 to 10 mol% (particularly 1 to 10 mol%) of all monomers. You may improve a softness | flexibility using bridge | crosslinking polyacrylic acid ester particle | grains.
これらの有機粒子のうち、硬化樹脂がエポキシである場合、C8−16アルキレン鎖を有する脂肪族ポリアミド(特に、ポリアミド11やポリアミド12などのC10−14アルキレン鎖を有する脂肪族ポリアミド)などのポリアミド系粒子、架橋ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステルや架橋ポリスチレンなどの架橋熱可塑性樹脂粒子などが汎用される。 Among these organic particles, when the cured resin is epoxy, aliphatic polyamides having C 8-16 alkylene chains (particularly, aliphatic polyamides having C 10-14 alkylene chains such as polyamide 11 and polyamide 12), etc. Polyamide-based particles, crosslinked thermoplastic resin particles such as crosslinked poly (meth) acrylic acid alkyl ester and crosslinked polystyrene are widely used.
有機粒子の形状としては、例えば、球状、楕円体状、多角体形(多角錘状、正方体状、直方体状など)、板状又は鱗片状、棒状、不定形状などが挙げられる。これらの形状のうち、フィルム内に均一でかつ熱伝導性の高いチャンネルを形成し易い点から、略球状などの等方形状が好ましい。そのため、有機粒子の平均アスペクト比(長軸/短軸比)としては、例えば、1〜5、好ましくは1〜2、さらに好ましくは1〜1.5(特に1〜1.2)程度である。 Examples of the shape of the organic particles include a spherical shape, an ellipsoidal shape, a polygonal shape (polygonal pyramid shape, a rectangular parallelepiped shape, a rectangular parallelepiped shape, etc.), a plate shape or a scale shape, a rod shape, and an indefinite shape. Of these shapes, an isotropic shape such as a substantially spherical shape is preferred from the viewpoint that a uniform and highly heat-conductive channel can be easily formed in the film. Therefore, the average aspect ratio (major axis / minor axis ratio) of the organic particles is, for example, about 1 to 5, preferably about 1 to 2, and more preferably about 1 to 1.5 (particularly 1 to 1.2). .
有機粒子の平均粒径は、無機フィラーの粒径やフィルムの厚みなどに応じて、1〜100μm程度の範囲から選択でき、例えば、1〜50μm、好ましくは2〜40μm、さらに好ましくは3〜30μm(特に4〜25μm)程度である。 The average particle size of the organic particles can be selected from the range of about 1 to 100 μm depending on the particle size of the inorganic filler and the thickness of the film, for example, 1 to 50 μm, preferably 2 to 40 μm, more preferably 3 to 30 μm. It is about (especially 4-25 micrometers).
後述する硬化樹脂と前記有機粒子との割合(重量比)は、硬化樹脂/有機粒子=10/1〜1/10程度の範囲から選択でき、例えば、3/1〜1/3、好ましくは2/1〜1/2、さらに好ましくは1.5/1〜1/1.5(特に1.2/1〜1/1.2)程度であってもよい。 The ratio (weight ratio) between the cured resin and the organic particles described later can be selected from the range of cured resin / organic particles = 10/1 to 1/10, for example, 3/1 to 1/3, preferably 2 / 1/1/2, more preferably about 1.5 / 1 to 1 / 1.5 (particularly 1.2 / 1 to 1 / 1.2).
(無機フィラー)
無機フィラーとしては、絶縁性及び熱伝導性を有していればよく、例えば、窒素化合物(窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化炭素、窒化チタンなど)、炭素化合物(炭化ケイ素、炭化フッ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タングステン、ダイヤモンドなど)、金属酸化物(シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化ベリリウムなど)などが挙げられる。これらの無機フィラーは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの無機フィラーのうち、絶縁性及び熱伝導性に優れる点から、窒化ホウ素や窒化アルミニウムなどの窒素化合物が好ましく、窒化ホウ素が特に好ましい。窒化ホウ素は、グラファイトと類似の構造を有する六方晶形型であってもよく、ダイヤモンド構造を有する立方晶形型であってもよいが、本発明では、六方晶形型に対して効果的である。
(Inorganic filler)
As an inorganic filler, what is necessary is just to have insulation and thermal conductivity, for example, nitrogen compounds (boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride, carbon nitride, titanium nitride, etc.), carbon compounds (silicon carbide, fluorine carbide, Boron carbide, titanium carbide, tungsten carbide, diamond, etc.), metal oxides (silica, alumina, magnesium oxide, zinc oxide, beryllium oxide, etc.) and the like. These inorganic fillers can be used alone or in combination of two or more. Of these inorganic fillers, nitrogen compounds such as boron nitride and aluminum nitride are preferable, and boron nitride is particularly preferable from the viewpoint of excellent insulation and thermal conductivity. Boron nitride may be a hexagonal type having a structure similar to graphite or a cubic type having a diamond structure, but is effective for the hexagonal type in the present invention.
無機フィラーの形状は、例えば、粒子状(粉末状)、板状(又は鱗片状)、繊維状、不定形状などが挙げられる。これらの形状のうち、有機粒子の間隙を熱の伝導路として利用できるため、板状フィラーが好ましい。これらの粒子の形状は、より平均粒径が小さい一次粒子が凝集して二次粒子を形成しているものであってもよく、この場合の平均粒径、形状は二次粒子の平均粒径、形状を示すものである。 Examples of the shape of the inorganic filler include particulate (powder), plate (or scale), fiber, and indefinite shape. Among these shapes, a plate-like filler is preferable because the gap between the organic particles can be used as a heat conduction path. The shape of these particles may be those in which primary particles having a smaller average particle size are aggregated to form secondary particles. In this case, the average particle size and shape are the average particle size of the secondary particles. Shows the shape.
無機フィラーの平均粒径は、有機粒子の粒径に応じて0.1〜50μm程度の範囲から適宜選択でき、例えば、0.1〜30μm、好ましくは0.5〜20μm、さらに好ましくは1〜15μm(特に2〜10μm)程度である。無機フィラーが板状である場合、前記平均粒径は、板面の平均径(板面における長軸と短軸との加算平均径)であってもよい。さらに、板状である場合、前記板面の平均径と厚みとのアスペクト比(板面の平均径/厚み)は、例えば、2以上、好ましくは2〜50、さらに好ましくは3〜30(特に5〜20)程度であってもよい。 The average particle size of the inorganic filler can be appropriately selected from the range of about 0.1 to 50 μm according to the particle size of the organic particles, and is, for example, 0.1 to 30 μm, preferably 0.5 to 20 μm, more preferably 1 to It is about 15 μm (particularly 2 to 10 μm). When the inorganic filler is plate-shaped, the average particle diameter may be the average diameter of the plate surface (added average diameter of the major axis and the minor axis on the plate surface). Furthermore, when it is plate-like, the aspect ratio (average diameter / thickness of the plate surface) of the average diameter and thickness of the plate surface is, for example, 2 or more, preferably 2 to 50, more preferably 3 to 30 (especially About 5-20) may be sufficient.
無機フィラーが有機粒子間の間隙で、互いに接触してチャンネルを形成するために(特に板状無機フィラーの板面が間隙に沿って配向するために)、有機粒子と無機フィラーとの平均粒径の比率は、例えば、有機粒子/無機フィラー=1/1〜10/1(例えば、1.1/1〜25/1)程度の範囲から選択できる。本発明においては、上記の通り、無機フィラーが有機粒子間の間隙で、互いに接触してチャンネルを形成させることが重要である。このため、有機粒子の平均粒径は少なくとも無機フィラーの平均粒径と同じかそれよりも大きいことが必要である。このため、有機粒子と無機フィラーとの平均粒径の比率における下限値は、有機粒子/無機フィラー=1/1以上であればよく、好ましくは1.5/1以上、さらに好ましくは2.1/1以上である。有機粒子と無機フィラーとの平均粒径の比率における上限値は、無機フィラーが有機粒子間の間隙で、互いに接触してチャンネルを形成させる点からは特に限定されないが、有機粒子の粒径が非常に大きい場合は、得られる放熱シートの表面の平滑性が損なわれる場合がある。このため、上限値は、有機粒子/無機フィラー=25/1以下であってもよく、好ましくは10/1以下、さらに好ましくは5/1以下(特に4/1以下)であり、例えば、有機粒子と無機フィラーとの平均粒径の比率は、有機粒子/無機フィラー=1.5/1〜5/1、好ましくは2.1/1〜4/1、更に好ましくは2.5/1〜3.5/1であってもよい。本発明では、このように、有機粒子の粒径よりも小さい粒径の無機フィラーを用いることにより、無機フィラーが有機粒子の間隙において、接触するため、少量の無機フィラーであっても、熱伝導性を向上できる。 In order for inorganic fillers to contact each other in the gap between organic particles to form a channel (particularly because the plate surface of the plate-like inorganic filler is oriented along the gap), the average particle size of the organic particles and the inorganic filler The ratio can be selected, for example, from a range of about organic particles / inorganic filler = 1/1 to 10/1 (for example, 1.1 / 1 to 25/1). In the present invention, as described above, it is important that the inorganic fillers contact each other in the gap between the organic particles to form a channel. For this reason, the average particle diameter of the organic particles needs to be at least equal to or larger than the average particle diameter of the inorganic filler. For this reason, the lower limit in the ratio of the average particle diameter of the organic particles and the inorganic filler may be organic particles / inorganic filler = 1/1 or more, preferably 1.5 / 1 or more, more preferably 2.1. / 1 or more. The upper limit of the ratio of the average particle size of the organic particles to the inorganic filler is not particularly limited from the viewpoint that the inorganic filler is in contact with each other in the gap between the organic particles to form a channel, but the particle size of the organic particles is extremely high If it is too large, the smoothness of the surface of the resulting heat-dissipating sheet may be impaired. For this reason, the upper limit may be organic particles / inorganic filler = 25/1 or less, preferably 10/1 or less, more preferably 5/1 or less (particularly 4/1 or less). The ratio of the average particle diameter of the particles and the inorganic filler is: organic particles / inorganic filler = 1.5 / 1 to 5/1, preferably 2.1 / 1 to 4/1, more preferably 2.5 / 1 to It may be 3.5 / 1. In the present invention, by using an inorganic filler having a particle size smaller than that of the organic particles, the inorganic filler contacts in the gap between the organic particles. Can be improved.
無機フィラーの割合は、硬化樹脂100重量部に対して10〜1000重量部程度の範囲から選択でき、例えば、100〜500重量部、好ましくは150〜400重量部、さらに好ましくは180〜300重量部(特に200〜250重量部)程度であってもよい。 The proportion of the inorganic filler can be selected from a range of about 10 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cured resin, for example, 100 to 500 parts by weight, preferably 150 to 400 parts by weight, and more preferably 180 to 300 parts by weight. It may be about (particularly 200 to 250 parts by weight).
有機粒子と無機フィラーとの割合(重量比)は、有機粒子/無機フィラー=1/0.1〜1/10程度の範囲から選択できるが、熱伝導性を向上させる点から、有機粒子/無機フィラー=1/1〜1/5、好ましくは1/1.2〜1/4、さらに好ましくは1/1.5〜1/3(特に1/1.8〜1/2.5)程度である。特に、本発明では、無機フィラーが窒化ホウ素などの板状無機フィラーである場合、有機粒子に対して1.5〜3倍(特に1.8〜2倍)程度の無機フィラーを配合したフィルムは、有機粒子の間隙で板状無機フィラーが効果的に配向するためか、特に高い熱伝導性(例えば、3W/m・K以上の熱導電率)を示し、有機粒子に対して3倍よりも多い(例えば、3〜5倍程度の)無機フィラーを配合したフィルムよりも高い熱伝導性を示す。 The ratio (weight ratio) between the organic particles and the inorganic filler can be selected from the range of about organic particles / inorganic filler = 1 / 0.1 to 1/10. From the viewpoint of improving thermal conductivity, organic particles / inorganic Filler = 1/1 to 1/5, preferably 1 / 1.2 to 1/4, more preferably 1 / 1.5-1 to 1/3 (particularly 1 / 1.8 to 1 / 2.5). is there. In particular, in the present invention, when the inorganic filler is a plate-like inorganic filler such as boron nitride, a film containing an inorganic filler of about 1.5 to 3 times (particularly 1.8 to 2 times) the organic particles is In order to effectively orient the plate-like inorganic filler in the gap between the organic particles, it exhibits particularly high thermal conductivity (for example, thermal conductivity of 3 W / m · K or more) and is more than 3 times that of the organic particles. It exhibits higher thermal conductivity than a film containing a large amount (for example, about 3 to 5 times) of an inorganic filler.
さらに、前記無機フィラーの割合は、フィルム全体に対して1〜90重量%程度の範囲から選択でき、例えば、10〜80重量%、好ましくは30〜70重量%、さらに好ましくは40〜60重量%(特に45〜55重量%)程度である。特に、無機フィラーの割合を40〜60重量%程度に調整することにより、例えば、熱伝導率を2W/m・K以上に向上できる。 Furthermore, the ratio of the said inorganic filler can be selected from the range of about 1 to 90 weight% with respect to the whole film, for example, 10 to 80 weight%, Preferably it is 30 to 70 weight%, More preferably, it is 40 to 60 weight% (Especially 45 to 55% by weight). In particular, by adjusting the ratio of the inorganic filler to about 40 to 60% by weight, for example, the thermal conductivity can be improved to 2 W / m · K or more.
(硬化樹脂)
硬化樹脂は、例えば、熱や活性エネルギー線(紫外線や電子線など)などにより硬化した樹脂であり、通常、硬化性樹脂及び硬化剤の硬化物である。硬化樹脂は、前記有機粒子の隙間に無機フィラーが局在化して形成されたネットワーク構造において、有機粒子と無機フィラーとを硬化接着することにより、前記ネットワーク構造を固定化する。
(Cured resin)
The cured resin is, for example, a resin cured by heat or active energy rays (such as ultraviolet rays or electron beams), and is usually a cured product of a curable resin and a curing agent. The cured resin fixes the network structure by curing and bonding the organic particles and the inorganic filler in the network structure formed by localizing the inorganic filler in the gaps between the organic particles.
硬化樹脂の前駆体は、熱や活性エネルギー線などにより反応する官能基を有する化合物であり、熱や活性エネルギー線などにより硬化又は架橋して樹脂(特に硬化又は架橋樹脂)を形成可能な種々の硬化性化合物が硬化樹脂の前駆体として使用できる。硬化樹脂の前駆体は、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂などの光硬化性樹脂であってもよいが、生産性や接着性などの点から、熱硬化性樹脂が好ましい。 The precursor of the cured resin is a compound having a functional group that reacts with heat, active energy rays, or the like, and can be variously cured or crosslinked with heat, active energy rays, or the like to form a resin (particularly a cured or crosslinked resin). A curable compound can be used as a precursor of the cured resin. The precursor of the curable resin may be a photocurable resin such as an ultraviolet curable resin or an electron beam curable resin, but a thermosetting resin is preferable from the viewpoint of productivity and adhesiveness.
熱硬化性樹脂としては、例えば、熱硬化性アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、エポキシ樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ウレタン系樹脂などが挙げられる。これらのうち、接着力に優れる点から、熱硬化性アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂が好ましく、有機粒子及び無機フィラーのいずれに対しても高い接着力を示す点から、エポキシ樹脂が特に好ましい。 Examples of the thermosetting resin include thermosetting acrylic resins, unsaturated polyester resins, epoxy resins, melamine resins, phenol resins, silicone resins, polyimide resins, urethane resins, and the like. Among these, a thermosetting acrylic resin and an epoxy resin are preferable from the viewpoint of excellent adhesive strength, and an epoxy resin is particularly preferable from the viewpoint of exhibiting high adhesive strength to both organic particles and inorganic fillers.
エポキシ樹脂としては、慣用のエポキシ樹脂、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、長鎖脂肪族エポキシ樹脂などが例示できる。これらのうち、接着性や寸法安定性などに優れる点から、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂が汎用される。 Examples of the epoxy resin include conventional epoxy resins such as glycidyl ether type epoxy resins, glycidyl ester type epoxy resins, alicyclic epoxy resins, glycidyl amine type epoxy resins, and long chain aliphatic epoxy resins. Of these, glycidyl ether type epoxy resins are widely used because they are excellent in adhesiveness and dimensional stability.
グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂[例えば、ビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂などのビス(ヒドロキシフェニル)C1−10アルカン骨格を有するエポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂など]、ノボラック型エポキシ樹脂(例えば、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂など)、脂肪族型エポキシ樹脂(例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂、プロピレングリコールモノ乃至ジグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールモノ乃至テトラグリシジルエーテルなど)、単環式エポキシ樹脂(例えば、レゾルシングリシジルエーテルなど)、複素環式エポキシ樹脂(例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、ヒダントイン型エポキシ樹脂など)、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタンなどが挙げられる。 Examples of glycidyl ether type epoxy resins include bisphenol type epoxy resins [for example, epoxy resins having a bis (hydroxyphenyl) C 1-10 alkane skeleton such as bisphenol A type, bisphenol F type, and bisphenol AD type epoxy resins, and bisphenol S type epoxy. Resin etc.], novolac type epoxy resin (eg phenol novolak type, cresol novolak type epoxy resin etc.), aliphatic type epoxy resin (eg hydrogenated bisphenol A type epoxy resin, propylene glycol mono to diglycidyl ether, pentaerythritol mono To tetraglycidyl ether), monocyclic epoxy resin (for example, resorcing ricidyl ether), heterocyclic epoxy resin (for example, triglycidyl isocyanurate). And hydantoin type epoxy resin), tetrakis (glycidyloxyphenyl) ethane and the like.
硬化剤としては、例えば、アミン系硬化剤[例えば、脂肪族ポリアミン(エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ヘキサメチレンジアミンなど)、脂環族ポリアミン(イソホロンジアミンなど)、芳香族ポリアミン(キシレンジアミンなど)など]、ポリアミノアミド系硬化剤(例えば、ポリエチレンポリアミンと脂肪酸との縮物など)、酸及び酸無水物系硬化剤[例えば、脂肪族カルボン酸無水物(ドデセニル無水コハク酸など)、脂環族カルボン酸無水物(メチルテトラヒドロ無水フタル酸など)、芳香族カルボン酸無水物(無水フタル酸など)など]などが例示できる。これらの硬化剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの硬化剤のうち、前記アミン系硬化剤又はその変性物(エポキシ付加物、アクリロニトリル付加物、エチレンオキシド付加物、マンニッヒ反応物、ミカエル反応物、チオ尿素反応物など)などのアミン系硬化剤(特に脂肪族アミン系硬化剤の変性物)が好ましい。 Examples of the curing agent include amine-based curing agents [for example, aliphatic polyamines (ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenediamine, tetraethylenepentamine, diethylaminopropylamine, hexamethylenediamine, etc.), alicyclic polyamines (isophoronediamine, etc.), Aromatic polyamines (such as xylenediamine)], polyaminoamide-based curing agents (for example, polycondensates of polyethylene polyamines and fatty acids), acid and acid anhydride-based curing agents [for example, aliphatic carboxylic acid anhydrides (dodecenyl anhydride) Succinic acid and the like), alicyclic carboxylic acid anhydrides (such as methyltetrahydrophthalic anhydride), aromatic carboxylic acid anhydrides (such as phthalic anhydride), and the like. These curing agents can be used alone or in combination of two or more. Among these curing agents, amine-based curing agents such as the above-mentioned amine-based curing agents or modified products thereof (epoxy addition products, acrylonitrile addition products, ethylene oxide addition products, Mannich reaction products, Michael reaction products, thiourea reaction products, etc.) Particularly preferred is a modified product of an aliphatic amine-based curing agent.
硬化剤の割合は、硬化性樹脂の種類に応じて、硬化性樹脂(例えば、エポキシ樹脂)100重量部に対して1〜100重量部程度の範囲から選択でき、例えば、10〜90重量部、好ましくは20〜80重量部、さらに好ましくは30〜70重量部(特に40〜60重量部)程度である。 The proportion of the curing agent can be selected from a range of about 1 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the curable resin (for example, epoxy resin) according to the type of the curable resin, for example, 10 to 90 parts by weight, The amount is preferably 20 to 80 parts by weight, more preferably about 30 to 70 parts by weight (particularly 40 to 60 parts by weight).
(可塑剤)
本発明の絶縁性放熱フィルムは、有機粒子と硬化樹脂との親和性やフィルムの柔軟性を向上させるために、可塑剤を含んでいてもよい。
(Plasticizer)
The insulating heat dissipation film of the present invention may contain a plasticizer in order to improve the affinity between the organic particles and the cured resin and the flexibility of the film.
可塑剤としては、有機粒子及び硬化樹脂の種類に応じて選択できるが、例えば、フタル酸エステル(ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなど)、リン酸エステル(リン酸トリクレジル、リン酸トリオクチルなど)、脂肪族多価カルボン酸エステル(アジピン酸ジオクチル、セバシン酸ジオクチルなど)、エポキシ系化合物(アルキルエポキシステアレート、エポキシ化大豆油など)、ポリオール類(ジグリセリン、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなど)などが挙げられる。これらの可塑剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの可塑剤のうち、硬化樹脂がエポキシ樹脂の場合、ポリエチレングリコールなどのポリオール類、特に、ポリエチレングリコールが好ましい。ポリエチレングリコールの重量平均分子量は、例えば、100〜6000、好ましくは200〜3000、さらに好ましくは300〜1000(特に500〜800)程度である。 The plasticizer can be selected according to the type of organic particles and cured resin. For example, phthalic acid esters (dibutyl phthalate, dioctyl phthalate, etc.), phosphoric acid esters (tricresyl phosphate, trioctyl phosphate, etc.), Carboxylic acid esters (dioctyl adipate, dioctyl sebacate, etc.), epoxy compounds (alkyl epoxy stearate, epoxidized soybean oil, etc.), polyols (diglycerin, polyglycerin, polyethylene glycol, polypropylene glycol, etc.), etc. It is done. These plasticizers can be used alone or in combination of two or more. Among these plasticizers, when the cured resin is an epoxy resin, polyols such as polyethylene glycol, particularly polyethylene glycol is preferred. The weight average molecular weight of polyethylene glycol is, for example, about 100 to 6000, preferably about 200 to 3000, and more preferably about 300 to 1000 (particularly about 500 to 800).
可塑剤の割合は、硬化樹脂100重量部に対して1〜1000重量部程度の範囲から選択でき、例えば、5〜100重量部、好ましく10〜50重量部、さらに好ましくは15〜30重量部程度であってもよい。特に、溶媒を使用せずに、可塑剤を硬化樹脂の100重量部に対して100重量部以上(例えば、100〜200重量部程度)使用してもよい。 The ratio of the plasticizer can be selected from the range of about 1 to 1000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the cured resin, for example, 5 to 100 parts by weight, preferably 10 to 50 parts by weight, and more preferably about 15 to 30 parts by weight. It may be. In particular, a plasticizer may be used in an amount of 100 parts by weight or more (for example, about 100 to 200 parts by weight) with respect to 100 parts by weight of the cured resin without using a solvent.
本発明の絶縁性放熱フィルムの熱伝導率は1.9W/m・K以上であってもよく、例えば、2〜5W/m・K、好ましくは2.5〜4.8W/m・K、さらに好ましくは3〜4.5W/m・K(特に3.5〜4W/m・K)程度であってもよい。 The thermal conductivity of the insulating heat-radiating film of the present invention may be 1.9 W / m · K or more, for example, 2 to 5 W / m · K, preferably 2.5 to 4.8 W / m · K, More preferably, it may be about 3 to 4.5 W / m · K (particularly 3.5 to 4 W / m · K).
本発明の絶縁性放熱フィルムは、絶縁性に優れており、体積抵抗率は、例えば、106Ω・cm以上、好ましくは107Ω・cm以上、さらに好ましくは108Ω・cm以上であってもよい。 The insulating heat-radiating film of the present invention has excellent insulating properties, and the volume resistivity is, for example, 10 6 Ω · cm or more, preferably 10 7 Ω · cm or more, more preferably 10 8 Ω · cm or more. May be.
絶縁性放熱フィルムは、さらに、慣用の添加剤、例えば、安定剤(熱安定剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤など)、分散剤、帯電防止剤、着色剤、難燃剤、潤滑剤などを含有していてもよい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。 Insulating heat-radiating films are further made of conventional additives such as stabilizers (thermal stabilizers, UV absorbers, light stabilizers, antioxidants, etc.), dispersants, antistatic agents, colorants, flame retardants, lubricants. An agent or the like may be contained. These additives can be used alone or in combination of two or more.
絶縁性放熱フィルムの厚みは、用途に応じて選択でき、例えば、1〜1000μm程度の範囲から選択でき、例えば、5〜500μm、好ましくは10〜400μm、さらに好ましくは30〜300μm(特に50〜200μm)程度である。 The thickness of the insulating heat dissipation film can be selected depending on the application, for example, can be selected from a range of about 1 to 1000 μm, for example, 5 to 500 μm, preferably 10 to 400 μm, more preferably 30 to 300 μm (particularly 50 to 200 μm). )
[絶縁性放熱フィルムの製造方法]
本発明の絶縁性放熱フィルムは、有機粒子と、無機フィラーと、硬化樹脂の前駆体とを含む組成物の膜を形成した後、硬化樹脂の前駆体を硬化することにより得られる。組成物の調製方法としては、前述のように、可塑剤の割合を多くすることにより、溶媒を用いることなく、組成物を調製してもよいが、機械的特性と熱伝導性とを両立できるフィルムを製造し易い点から、硬化樹脂の前駆体を溶解又は分散可能であり、かつ有機粒子を不溶である溶媒を用いて組成物を調製するのが好ましい。組成物の調製方法としては、例えば、各成分を慣用の混合機(ミキサー)を用いて混合する方法であってもよい。
[Insulating heat dissipation film manufacturing method]
The insulating heat-radiating film of the present invention can be obtained by forming a film of a composition containing organic particles, an inorganic filler, and a cured resin precursor, and then curing the cured resin precursor. As a preparation method of the composition, as described above, by increasing the proportion of the plasticizer, the composition may be prepared without using a solvent, but both mechanical properties and thermal conductivity can be achieved. From the viewpoint of easy production of a film, it is preferable to prepare a composition using a solvent that can dissolve or disperse a precursor of a cured resin and insoluble organic particles. As a preparation method of a composition, the method of mixing each component using a conventional mixer (mixer) may be sufficient, for example.
前記溶媒としては、例えば、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなど)、エーテル類(ジオキサン、テトラヒドロフランなど)、脂肪族炭化水素類(ヘキサンなど)、脂環式炭化水素類(シクロヘキサンなど)、芳香族炭化水素類(トルエン、キシレンなど)、ハロゲン化炭素類(ジクロロメタン、ジクロロエタンなど)、エステル類(酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなど)、水、アルコール類(エタノール、イソプロパノール、ブタノール、シクロヘキサノールなど)、セロソルブ類(メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル(1−メトキシ−2−プロパノール)など)、セロソルブアセテート類、スルホキシド類(ジメチルスルホキシドなど)、アミド類(ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなど)などが例示できる。 Examples of the solvent include ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, cyclohexanone, etc.), ethers (dioxane, tetrahydrofuran, etc.), aliphatic hydrocarbons (hexane, etc.), alicyclic hydrocarbons (cyclohexane, etc.). ), Aromatic hydrocarbons (toluene, xylene, etc.), halogenated carbons (dichloromethane, dichloroethane, etc.), esters (methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, etc.), water, alcohols (ethanol, isopropanol, butanol, Cyclohexanol, etc.), cellosolves (methyl cellosolve, ethyl cellosolve, propylene glycol monomethyl ether (1-methoxy-2-propanol), etc.), cellosolve acetates, sulfoxides (dimethylsulfoxy) Etc.), amides (dimethylformamide, dimethylacetamide, etc.), and others.
これらの溶媒は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。本発明では、これらの溶媒のうち、有機粒子の粒子形状を保持するとともに、硬化樹脂の前駆体を有機粒子及び無機フィラーに対して均一に密着させるために、硬化樹脂の前駆体を溶解又は分散可能であり、かつ有機粒子を不溶である溶媒が用いられる。本発明では、このような溶媒を用いることにより、フィルム化工程において有機粒子が粒子形状を保持するため、硬化樹脂の前駆体及び無機フィラーを含む液状組成物が、有機粒子間に均一に分布され、無機フィラーが有機粒子間に局在化したネットワーク構造を形成できる。 These solvents can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, among these solvents, the cured resin precursor is dissolved or dispersed in order to maintain the particle shape of the organic particles and to uniformly adhere the cured resin precursor to the organic particles and the inorganic filler. Solvents that are possible and insoluble in organic particles are used. In the present invention, by using such a solvent, the organic particles maintain the particle shape in the film forming step, so that the liquid composition containing the cured resin precursor and the inorganic filler is uniformly distributed between the organic particles. A network structure in which inorganic fillers are localized between organic particles can be formed.
硬化樹脂の前駆体に用いる溶媒は、硬化樹脂及び有機粒子の種類に応じて適宜選択でき、例えば、硬化樹脂がエポキシ樹脂であり、かつ有機粒子がポリアミド粒子である場合、ケトン類(特に、メチルエチルケトンなどのジアルキルケトン)、芳香族炭化水素類(特に、トルエンなどの芳香族炭化水素)、又はこれらの混合溶媒などを用いてもよい。 The solvent used for the precursor of the cured resin can be appropriately selected according to the type of the cured resin and the organic particles. For example, when the cured resin is an epoxy resin and the organic particles are polyamide particles, ketones (particularly methyl ethyl ketone) Dialkyl ketones), aromatic hydrocarbons (especially aromatic hydrocarbons such as toluene), or a mixed solvent thereof may be used.
前記組成物は、溶媒を用いる場合、固形分は、例えば、固形分が10〜70重量%、好ましくは30〜65重量%、さらに好ましくは40〜60重量%程度であってもよい。 When the composition uses a solvent, the solid content may be, for example, about 10 to 70% by weight, preferably 30 to 65% by weight, more preferably about 40 to 60% by weight.
膜の形成方法は、バーコーターやナイフコーターなどの慣用の方法を利用して、基材(例えば、離型紙など)の上に塗布する方法を利用できる。 As a method for forming the film, a method of coating on a substrate (for example, release paper) using a conventional method such as a bar coater or a knife coater can be used.
硬化方法は、硬化樹脂の種類に応じて選択で、慣用の方法を利用でき、熱硬化性樹脂の場合は、樹脂の種類に応じて加熱処理してもよく、光硬化性樹脂の場合は、活性エネルギーを照射して硬化処理してもよい。熱硬化性樹脂では、例えば、硬化温度は、例えば、50〜200℃、好ましくは60〜150℃、さらに好ましくは70〜100℃程度であってもよい。 The curing method is selected according to the type of cured resin, and a conventional method can be used.In the case of a thermosetting resin, heat treatment may be performed according to the type of resin, and in the case of a photocurable resin, It may be cured by irradiating with active energy. In the thermosetting resin, for example, the curing temperature may be, for example, about 50 to 200 ° C, preferably 60 to 150 ° C, and more preferably about 70 to 100 ° C.
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例で得られた絶縁性放熱フィルムの導電性は、以下の方法で測定した。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In addition, the electroconductivity of the insulating heat-radiating film obtained in the Example was measured with the following method.
(熱伝導性)
レーザーフラッシュ熱伝導率測定装置(NETZSCH社製)を用いて、フィルムの厚み方向の熱拡散率を測定し、下記式に基づいて熱伝導率を求めた。
(Thermal conductivity)
The thermal diffusivity in the thickness direction of the film was measured using a laser flash thermal conductivity measuring apparatus (manufactured by NETZSCH), and the thermal conductivity was determined based on the following formula.
熱伝導率(W/m・K)=密度(g/cm3)×比熱(J/kg・K)×熱拡散率(mm2/s) Thermal conductivity (W / m · K) = density (g / cm 3 ) × specific heat (J / kg · K) × thermal diffusivity (mm 2 / s)
実施例1
エポキシ樹脂(ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂、三菱化学(株)製「jER828」)7重量部、硬化剤(変性脂肪族ポリアミン、三菱化学(株)製「jER キュア ST12」)3重量部、ポリアミド12粒子(平均粒径20μm、融点180℃)10重量部、窒化ホウ素(電気化学工業(株)製「GP」、平均粒径8μm、アスペクト比2以上)34重量部、可塑剤(和光純薬工業(株)製「PEG600」)2重量部、溶媒(メチルエチルケトン)44重量部を、自公転式混合脱泡機(シンキー(株)製「ARE−250」)を使用して混合し、組成物を作製した。得られた組成物を、バーコーター(#90)を使用して離型紙上に塗工し、温度60℃で30分間乾燥した。その後、温度80℃で3時間硬化処理した後、離型紙から剥離して厚み100μmの硬化フィルムを得た。窒化ホウ素(電気化学工業(株)製「GP」、平均粒径8μm)の走査型電子顕微鏡写真(3000倍)を図2に示すが、図2からも明らかな通りこの実施例で使用している無機粒子は板状形態である。
Example 1
7 parts by weight of epoxy resin (bisphenol A type liquid epoxy resin, "jER828" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 3 parts by weight of curing agent (modified aliphatic polyamine, "jER Cure ST12" manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), polyamide 12 Particles (average particle size 20 μm, melting point 180 ° C.) 10 parts by weight, boron nitride (“GP” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 8 μm, aspect ratio 2 or more) 34 parts by weight, plasticizer (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2 parts by weight of “PEG 600” manufactured by Co., Ltd. and 44 parts by weight of solvent (methyl ethyl ketone) were mixed using a self-revolving mixing deaerator (“ARE-250” manufactured by Shinky Co., Ltd.), and the composition was mixed. Produced. The obtained composition was coated on release paper using a bar coater (# 90) and dried at a temperature of 60 ° C. for 30 minutes. Then, after hardening at 80 degreeC for 3 hours, it peeled from the release paper and obtained the 100-micrometer-thick cured film. Scanning electron micrographs (3000 times) of boron nitride (“GP” manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size 8 μm) are shown in FIG. 2, and as is apparent from FIG. The inorganic particles are in the form of a plate.
実施例2
窒化ホウ素の添加量を23重量部、溶媒の添加量を38重量部にしたこと以外は、実施例1と同じ方法で組成物から硬化フィルムを得た。
Example 2
A cured film was obtained from the composition in the same manner as in Example 1 except that the addition amount of boron nitride was 23 parts by weight and the addition amount of the solvent was 38 parts by weight.
実施例3
エポキシ樹脂(jER828)7重量部、硬化剤(jER キュア ST12)3重量部、架橋ポリアクリル酸エステル粒子(積水化成品工業(株)製「テクポリマーARX−15」、平均粒径15μm)20重量部、窒化ホウ素(GP)20重量部、可塑剤(PEG600)15重量部を、自公転式混合脱泡機(ARE−250)を使用して混合し、組成物を作製した。得られた組成物を用いて、実施例1と同様にして厚み100μmの硬化フィルムを得た。
Example 3
7 parts by weight of epoxy resin (jER828), 3 parts by weight of curing agent (jER Cure ST12), crosslinked polyacrylic acid ester particles (“Techpolymer ARX-15” manufactured by Sekisui Plastics Co., Ltd., average particle size 15 μm) 20 weights Part, 20 parts by weight of boron nitride (GP), and 15 parts by weight of a plasticizer (PEG 600) were mixed using a self-revolving mixing and defoaming machine (ARE-250) to prepare a composition. Using the obtained composition, a cured film having a thickness of 100 μm was obtained in the same manner as in Example 1.
比較例1
ポリアミド12粒子を添加しない以外は実施例1と同じ方法で組成物から硬化フィルムを得た。
Comparative Example 1
A cured film was obtained from the composition in the same manner as in Example 1 except that polyamide 12 particles were not added.
比較例2
ポリアミド12粒子を添加しない以外は実施例2と同じ方法で組成物から硬化フィルムを得た。
Comparative Example 2
A cured film was obtained from the composition in the same manner as in Example 2 except that polyamide 12 particles were not added.
比較例3
ポリアミド12粒子として、平均粒径5μmのポリアミド12を用いること外は実施例1と同じ方法で組成物から硬化フィルムを得た。
Comparative Example 3
A cured film was obtained from the composition in the same manner as in Example 1 except that polyamide 12 having an average particle diameter of 5 μm was used as polyamide 12 particles.
実施例及び比較例で得られた硬化フィルムの導電性の測定結果を表1に示す。 Table 1 shows the measurement results of the conductivity of the cured films obtained in the examples and comparative examples.
表1の結果から明らかなように、実施例の硬化フィルムは高い熱伝導性を示すのに対して、比較例の硬化フィルムは熱伝導性が低い。 As is clear from the results in Table 1, the cured films of the examples show high thermal conductivity, whereas the cured films of the comparative examples have low thermal conductivity.
本発明の導電性放熱フィルムは、絶縁性と熱伝導性とを要求される各種用途に利用でき、例えば、画像表示装置、コンピュータ、照明機器、電池などの電気・電子部品(放熱板、半導体素子、熱電変換素子、光電変換素子、電磁波吸収放熱材、基盤、セパレータなど)に利用でき、特に、コンピュータのCPU、パワーモジュール、LEDなどの放熱板として特に有用である。 The conductive heat dissipation film of the present invention can be used for various applications requiring insulation and thermal conductivity. For example, electrical / electronic parts (heat dissipation plates, semiconductor elements) such as image display devices, computers, lighting equipment, batteries, etc. , Thermoelectric conversion elements, photoelectric conversion elements, electromagnetic wave absorbing / dissipating materials, substrates, separators, etc.), and particularly useful as heat sinks for computer CPUs, power modules, LEDs, and the like.
1…絶縁性放熱フィルム
2…有機粒子
3…無機フィラー
4…硬化樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating heat dissipation film 2 ... Organic particle 3 ... Inorganic filler 4 ... Curing resin
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