JP2013149782A - 放熱シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の放熱シートは内層がシリコーンゴム層(6)であり、少なくとも一表面には非粘着層(3)が配置されている放熱シートであって、非粘着層(3)は溶剤可溶型樹脂を含む薄膜であり、内層のシリコーンゴム層(6)の表面タック性を低減させている。非粘着層(3)は転写法によりシリコーンゴム層(6)に貼り付ける。
【選択図】図1
Description
(1)発熱性電子部品と放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートの圧縮荷重を低く抑えることで、チップ及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
(2)圧接面に凹凸が有る発熱性電子部品及び放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、十分に密着し伝熱面積を確保する。
(3)基板上に実装された高さの異なる複数個の発熱性電子部品と放熱体との間に圧接された際に、熱伝導性シートを軟質にすることで、高さの異なる複数個のチップ全てに十分に密着し、且つ発熱性電子部品及び放熱体の圧縮による変形、損傷を無くする。
本発明において、非粘着層である溶剤可溶型樹脂を含む薄膜は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素系樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、スチレンーマレイン酸系樹脂、スチレンーアクリル系樹脂、塩素化ポリオレフィン系樹脂、塩酢ビ系樹脂などを使用できる。中でもポリエステル樹脂は薄膜形成性が良好であることから好ましい。
シリコーンゴム層は次の原料を使用するのが好ましい。
(a) 1分子中に平均2個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部
(b) 1分子中に平均2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノポリシロキサン:(a)成分中のケイ素原子結合アルケニル基1モルに対して、ケイ素原子結合水素原子が0.1〜10モルとなる量
(c) 白金系金属触媒:(a)成分に対して質量単位で0.01〜1000ppmとなる量
(d) 熱伝導性粒子:シリコーンゴム成分100質量部に対して100〜3000質量部
(e) シリコーンゴム成分に対してさらにアルキルトリアルコキシシランを添加しても良い。
本発明の(a)成分は、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を2個以上含有するオルガノポリシロキサンであり、アルケニル基を2個含有するオルガノポリシロキサンは本発明のシリコーンゴム組成物における主剤(ベースポリマー成分)である。このオルガノポリシロキサンは、アルケニル基として、ビニル基、アリル基等の炭素原子数2〜8、特に2〜6の、ケイ素原子に結合したアルケニル基を一分子中に2個有する。粘度は25℃で10〜1000000mPa・s、特に100〜100000mPa・sであることが作業性、硬化性などから望ましい。
本発明の(b)成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンは架橋剤として作用するものであり、この成分中のSiH基と(a)成分中のアルケニル基とが付加反応(ヒドロシリル化)することにより硬化物を形成するものである。かかるオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、一分子中にケイ素原子に結合した水素原子(即ち、SiH基)を2個以上有するものであればいずれのものでもよく、このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状構造のいずれであってもよいが、一分子中のケイ素原子の数(即ち、重合度)は2〜1000、特に2〜300程度のものを使用することができる。
本発明の(c)成分の白金族金属系触媒は、本発明の組成物に付加硬化反応を生じさせるために配合されるものであり、所謂ヒドロシリル化反応の触媒として公知であるものはいずれも使用することができる。この触媒としては、白金系、パラジウム系、ロジウム系のものがあるが、コスト等の見地から白金、白金黒、塩化白金酸などの白金系のもの、例えば、H2PtCl6・mH2O,K2PtCl6,KHPtCl6・mH2O,K2PtCl4,K2PtCl4・mH2O,PtO2・mH2O(mは、正の整数)等の白金化合物、これらの白金化合物とオレフィン等の炭化水素、アルコール又はビニル基含有オルガノポリシロキサンとの錯体等を例示することができる。これらは一種単独でも2種以上の組み合わせでも使用することができる。
本発明の(d)成分は、シリコーンゴム層100質量部に対して、100〜3000質量部添加するのが好ましい。これにより放熱シートの熱伝導率を0.3〜20W/mKの範囲とすることができる。熱伝導粒子としては、アルミナ,酸化亜鉛,酸化マグネシウム及びシリカから選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。形状は球状,鱗片状,多面体状等様々なものを使用できる。熱伝導性粒子の比表面積は0.06〜20m2/gの範囲が好ましい。比表面積はBET比表面積であり、測定方法はJIS R1626にしたがう。平均粒子径を用いる場合は、0.1〜50μmの範囲が好ましい。粒子径の測定はレーザー回折光散乱法により、50%粒子径を測定する。この測定器は例えば堀場製作所製社製のレーザー回折/散乱式粒子分布測定装置LA−950S2がある。
本発明の組成物には、必要に応じて(a)〜(d)成分以外の成分を配合することができる。例えばベンガラなどの無機顔料、フィラーの表面処理等の目的でアルキルトリアルコキシシランなどを添加してもよい。
前記(a)〜(d)成分、場合によりこれに(e)成分を加えて混合し、未硬化シリコーンゴムコンパウンドとし、シート状に成形する。シート成形は2枚の保護フィルム間で圧延することにより行う。保護フィルムは例えばPETフィルム、PPフィルムなどを使用する。未硬化シリコーンゴムのシート成形後、一枚は前記非粘着層を形成した基材フィルムを使用し、もう一枚はPETフィルム、PPフィルムなどの保護フィルムを使用して圧延する。これにより1面が非粘着面のシリコーンゴムが得られる。2面とも非粘着面にするには2枚とも前記非粘着層を形成した基材フィルムを使用して圧延する。この際に、非粘着層を未硬化シリコーンゴムコンパウンド面に向けて配置する。圧延は、少なくとも一対のロール間を通すことにより行う。
その後、加熱して前記未硬化シリコーンゴム層を硬化する。これにより、シリコーンゴム層の少なくとも一表面に前記非粘着層を転写し、シリコーンゴム層の表面タック性を低減させる。硬化のための加熱温度は20〜150℃、加熱硬化時間は5〜120分の範囲が好ましい。このようにして放熱シートを得る。放熱シートの好ましい厚みは0.1〜10mmの範囲であり、0.5〜5mmの範囲がより好ましい。
(1)熱伝導率:ホットディスク法(京都電子工業株式会社)熱物性測定装置TPA−501(製品名)を使用して測定した。測定試料は以下のように作成した。シートを大きさ縦25mm×横25mmにカットしこれを4枚重ね合わせて1つのブロックとした。これを2個用意した。直径7mmのセンサ−を、用意したブロックで上下に挟み、冶具にセットした。冶具を挟むトルクは30N・cmでおこなった。なお自己粘着性のないシートも重ね合わせて1つのブロックとした。測定方法は、冶具にセットしたら風があたらないよう冶具付属の覆いをし、15分間安定化させ、その後測定した。
(2)ゴム硬度:JIS K 7312に従った。
(3)表面タック性:40mm×100mmのソルダーガラスの面に50mm×100mmの試料を貼り合せて1kgの重りをのせ1分間放置する。放置後に試料を貼り付けた面を下にしてガラス板を高さ130mm以上の固定台に乗せ、試料が落下するまでの時間を測定する。
(4)圧縮荷重:卓上荷重測定器(アイコーエンジニアリング株式会社) MODEL−1310NW(製品名)、ロードセルCAPACITY200kgfを使用して測定した。測定試料は以下のように作成した。1.0mmの厚みのシートを大きさ縦25mm×横25mmにカットし、縦27mm×横27mm×厚み4mmのアルミニウムプレート(表面アルマイト処理)2枚に挟み、測定器にセットし、0.2mm圧縮し測定した。
(5)引張り強さ、伸び:JIS K 6251(2号)/ASTM D 412
(6)裂き強さ:JIS K 6252(アングル)/ASTM D 624
<非粘着層>
L−ラクチド700質量部、DL−ラクチド300質量部、重合度10のポリグリセリン(ダイセル化学工業(株)、PGL:水酸基濃度850KOHmg/g)10質量部、開環重合触媒としてアルミニウムアセチルアセトナート1質量部を4つ口フラスコに仕込み、窒素雰囲気下、180℃で3時間加熱溶融させることにより開環反応とエステル化反応を行った。その後、残留ラクチドを減圧下留去させて重縮合反応しポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂は還元粘度0.55dl/g,水酸基濃度150eq/106g,ガラス転移温度48℃であった。
シリコーン成分として二液室温硬化シリコーンゴム(二液RTV)はCF5036(東レダウコーニングシリコーン社製)商品名“CF5036”を使用した。なお、“CF5036”には本発明の(a)〜(c)成分が予め添加されている。(d)成分(熱伝導性粒子)としてアルミナをシリコーンゴム層100質量部に対して450質量部、水酸化アルミニウムをシリコーンゴム層100質量部に対して10質量部を混合してコンパウンドとした。
フッ素離型処理をしたPET保護フィルムに前記コンパウンドを流し込み、もう一枚の前記非粘着層を形成したフィルムで挟み、ロールで圧延して厚さ1〜3mmの未硬化シリコーンゴムシートを成形した。このとき非粘着層を未硬化シリコーンゴム層に向けて配置した。次いでフッ素離型処理をしたPET保護フィルムに金枠を置き、前記コンパウンドを流し込み、もう一枚の前記非粘着層を形成したフィルムで挟み、ロールで圧延して厚さ1〜3mmの未硬化シリコーンゴムシートを成形した。このとき非粘着層を未硬化シリコーンゴム層に向けて配置した。次いで100〜120℃、3〜10分硬化した。これにより厚さ1〜3mmのシリコーンゴムシートを成形した。
、伸びは100%であった。
<非粘着層>
L−ラクチド240質量部、DL−ラクチド240質量部、カプロラクトン320質量部、重合度が10のポリグリセリン(ダイセル化学工業(株)、PGL:水酸基濃度850KOHmg/g)8質量部、開環重合触媒としてオクチル酸スズ0.1質量部を4口フラスコに加え、窒素雰囲気下、180℃で3時間加熱し開環反応とエステル化反応を行った。その後、残留ラクチドを減圧下留去させて重縮合反応しポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂は還元粘度0.57dl/g,水酸基濃度150eq/106g,ガラス転移温度-5℃であった。このポリエステル樹脂を非粘着層とするのは実施例1と同様に行った。
強さ1kN/m、伸びは100%であった。
実施例1において、非粘着層を配置しなかった以外は同様に実験した。得られたシリコーンゴムシートの熱伝導率は1.5W/m・K、ゴム硬度はASKER-C 28、表面タック性は75秒、圧縮荷重54N/cm2、引張り強さ0.3MPa、引裂き強さ1kN/m、伸びは100%
であった。
実施例1において、非粘着層を、ケイ素原子に結合した水素原子を1分子中に少なくとも2個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンとして、濃度10%のRD−1:東レダウコーニングシリコーン社製(実験番号1)と、濃度30%のRD−1:東レダウコーニングシリコーン社製(実験番号2)とした以外は同様に実験した。得られた実験番号1のシリコーンゴムシートの熱伝導率は1.5W/m・K、ゴム硬度はASKER-C 34、表面タック性は5秒、圧縮荷重64N/cm2、引張り強さ0.5MPa、引裂き強さ1kN/m、伸びは80%であ
った。であった。実験番号2のシリコーンゴムシートの熱伝導率は1.5W/m・K、ゴム硬度はASKER-C 41、表面タック性は1秒、圧縮荷重70N/cm2、引張り強さ
0.7MPa、引裂き強さ1kN/m、伸びは70%であった。
実施例1において、図2に示すようにシリコーンゴム層の片面表層部であってかつ非粘着層の下に、さらにポリエステルメッシュ織物からなる補強層を埋設した。このメッシュ織物はムーンテクノ社製製品名“ナイロンメッシュ#3050”とした。得られたシリコーンゴムシートの熱伝導率は1.5/m・K、ゴム硬度はASKER-C 51、表面タック性は1秒以下、圧縮荷重85N/cm2、引張り強さ0.5MPa、引裂き強さ2kN/m、伸びは60%であった。
であった。実施例1で得られた製品に比べて寸法安定性が高かった。
2 離型層
3 非粘着層
4 転写シート
5 保護フィルム
6 シリコーンゴム層
7a,7b 放熱シート
8 補強層
9 補強層入り放熱シート
Claims (10)
- 内層がシリコーンゴム層であり、前記シリコーンゴム層の少なくとも一表面には非粘着層が配置されている放熱シートであって、
前記非粘着層は溶剤可溶型樹脂を含む薄膜であり、前記内層シリコーンゴム層の表面タック性を低減させていることを特徴とする放熱シート。 - 前記非粘着層はポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂、尿素系樹脂、ポリウレタン系樹脂、セルロース系樹脂、スチレンーマレイン酸系樹脂、スチレンーアクリル系樹脂、塩素化ポリオレフィン系樹脂及び塩酢ビ系樹脂から選ばれる少なくとも一つである請求項1に記載の放熱シート。
- 前記非粘着層の厚みは1μm以上10μm未満の範囲である請求項1又は2に記載の放熱シート。
- 前記放熱シートの厚みは0.1〜10mmの範囲である請求項1〜3のいずれかに記載の放熱シート。
- 前記シリコーンゴム層100質量部に対して、熱伝導性粒子が100〜3000質量部添加されている請求項1〜4のいずれかに記載の放熱シート。
- 前記放熱シートの熱伝導率が0.3〜20W/mKの範囲である請求項1〜5のいずれかに記載の放熱シート。
- 前記シリコーンゴム層の片面表層部であってかつ前記非粘着層の下に、さらにシート状又は網目状の補強層を埋設した請求項1〜6のいずれかに記載の放熱シート。
- 内層がシリコーンゴム層であり、前記シリコーンゴム層の少なくとも一表面は非粘着層が配置されている放熱シートの製造方法であって、
基材フィルムに溶剤可溶型樹脂を含む薄膜を形成しておき、
前記薄膜を未硬化シリコーンゴム層の少なくとも一表面に向けて基材フィルムごと配置し、片面配置の場合は他の表面に保護フィルムを配置し、
少なくとも一対のロール間を通すことにより圧延し、その後加熱して前記未硬化シリコーンゴム層を硬化することにより、シリコーンゴム層の少なくとも一表面に前記薄膜を転写し、前記シリコーンゴム層の表面タック性を低減させたことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の放熱シートの製造方法。 - 前記未硬化シリコーンゴムは次の組成である請求項8に記載の放熱シートの製造方法。
(a) 1分子中に平均2個以上のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサン:100質量部
(b) 1分子中に平均2個以上のケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノポリシロキサン:(a)成分中のケイ素原子結合アルケニル基1モルに対して、ケイ素原子結合水素原子が0.1〜10モルとなる量
(c) 白金系金属触媒:(a)成分に対して質量単位で0.01〜1000ppmとなる量
(d) 熱伝導性粒子:シリコーンゴム層100質量部に対して100〜3000質量部 - 前記未硬化シリコーンゴムにはさらにアルキルトリアルコキシシランを含む請求項9に記載の放熱シートの製造方法。
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