JP2013177563A - 熱伝導性シート - Google Patents
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Abstract
【課題】面方向の熱伝導性および柔軟性に優れる熱伝導性シートを提供すること。
【解決手段】板状の窒化ホウ素粒子2およびゴム成分を含有する熱伝導性組成物から形成される熱伝導性シート1であって、窒化ホウ素粒子2の含有割合が、35体積%以上であり、熱伝導性シート1の面方向PDに対する直交方向の熱伝導率が、4W/m・K以上である。
【選択図】図1
【解決手段】板状の窒化ホウ素粒子2およびゴム成分を含有する熱伝導性組成物から形成される熱伝導性シート1であって、窒化ホウ素粒子2の含有割合が、35体積%以上であり、熱伝導性シート1の面方向PDに対する直交方向の熱伝導率が、4W/m・K以上である。
【選択図】図1
Description
本発明は、熱伝導性シート、詳しくは、パワーエレクトロニクス技術に用いられる熱伝導性シートに関する。
近年、高輝度LEDデバイス、電磁誘導加熱デバイスなどでは、半導体素子により電力を変換・制御するパワーエレクトロニクス技術が採用されている。パワーエレクトロニクス技術では、大電流を熱などに変換するため、半導体素子に配置される材料には、高い放熱性(高熱伝導性)が要求されている。
例えば、窒化ホウ素フィラーおよびエポキシ樹脂を含有する熱伝導性シートが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
熱伝導性シートには、用途および目的によって、厚み方向に直交する直交方向(面方向)における高い熱伝導性が要求される場合もある。
また、特許文献1の熱伝導性シートを、半導体素子を被覆するように配置すると、熱伝導性シートにおいて、半導体素子の角部に対応する部分に割れ(クラック)などの損傷を生じるという不具合がある。
本発明の目的は、面方向の熱伝導性および柔軟性に優れる熱伝導性シートを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の熱伝導性シートは、板状の窒化ホウ素粒子、および、ゴム成分を含有する熱伝導性組成物から形成される熱伝導性シートであって、前記熱伝導性シートにおける前記窒化ホウ素粒子の含有割合が、35体積%以上であり、前記熱伝導性シートの厚み方向に対する直交方向の熱伝導率が、4W/m・K以上であることを特徴としている。
また、本発明の熱伝導性シートは、引張試験における前記直交方向の最大伸びが、101.7%以上であることが好適である。
また、本発明の熱伝導性シートは、前記熱伝導性組成物から前記窒化ホウ素粒子を除いたゴム含有組成物から形成されるゴム含有シートを周波数1Hzおよび昇温速度2℃/minの条件で昇温させたときの貯蔵剪断弾性率が、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において、5.6×103〜2×105Paであることが好適である。
また、本発明の熱伝導性シートは、前記熱伝導性シートを銅箔に接着した後、前記銅箔に対して90度で速度10mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であることが好適である。
また、本発明の熱伝導性シートは、前記熱伝導性組成物がエポキシ樹脂組成物をさらに含有することが好適である。
本発明の熱伝導性シートは、厚み方向に対する直交方向の熱伝導率が、4W/m・K以上であるので、厚み方向に対する直交方向の熱伝導性に優れている。そのため、直交方向の熱伝導性に優れる熱伝導性シートとして、種々の放熱用途に用いることができる。
また、本発明の熱伝導性シートは、ゴム成分を含有している。そのため、熱伝導性シートを、半導体素子などの電子部品を被覆するように配置しても、割れなどの損傷を防止することができる。その結果、放熱対象を確実に被覆することができ、放熱対象が発生する熱を窒化ホウ素粒子によってより確実に伝導させることができる。
本発明の熱伝導性シートは、窒化ホウ素粒子、および、ゴム成分を含有する。
具体的には、熱伝導性シートは、窒化ホウ素(BN)粒子と、ポリマーマトリクスであるゴム成分と、を必須成分として含有している熱伝導性組成物から形成されている。
窒化ホウ素粒子は、板状(あるいは鱗片状)に形成されている。また、板状は、アスペクト比のある平板状の形状を少なくとも含んでいればよく、板の厚み方向から見て円板状、および、六角形平板状を含んでいる。また、板状は、多層に積層されていてもよく、積層されている場合には、大きさの異なる板状の構造を積層して段状になっている形状、および、端面が劈開した形状を含んでいる。また、板状は、板の厚み方向と直交する方向(面方向)から見て直線形状(図1参照)、さらには、直線形状の途中がやや屈曲する形状を含んでいる。窒化ホウ素粒子は、熱伝導性シートにおいて面方向(後述)に配向された形態で分散されている。
窒化ホウ素粒子は、体積比で60%以上を占める粒子の長手方向長さ(板の厚み方向に対する直交方向における最大長さ)の平均が、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、10μm以上、さらに好ましくは、20μm以上、とりわけ好ましくは、30μm以上、最も好ましくは、40μm以上であり、また、例えば、通常、800μm以下である。
また、窒化ホウ素粒子の体積比で60%以上を占める粒子の厚み(板の厚み方向長さ、つまり、粒子の短手方向長さ)の平均は、例えば、0.01〜20μm、好ましくは、0.1〜15μmである。
また、窒化ホウ素粒子の体積比で60%以上を占める粒子のアスペクト比(長手方向長さ/厚み)は、例えば、2〜10,000、好ましくは、3〜5,000、さらに好ましくは、4〜2,000である。
窒化ホウ素粒子の形態、厚み、長手方向の長さおよびアスペクト比は、画像解析的手法により測定および算出される。例えば、SEM、X線CT、粒度分布画像解析法などにより求めることができる。
そして、窒化ホウ素粒子のレーザー回折・散乱法(レーザー回折式・粒度分布測定装置(SALD−2100、SHIMADZU))によって測定される平均粒子径は、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上、より好ましくは、10μm以上、さらに好ましくは、20μm以上、とりわけ好ましくは、30μm以上、最も好ましくは、40μm以上であり、通常、1000μm以下である。
なお、レーザー回折・散乱法によって測定される平均粒子径は、レーザー回折式・粒度分布測定装置にて測定される体積平均粒子径である。
窒化ホウ素粒子のレーザー回折・散乱法によって測定される平均粒子径が上記範囲に満たないと、同じ体積の窒化ホウ素粒子を混合した場合でも熱伝導率が低下する場合がある。
また、窒化ホウ素粒子の嵩密度(JIS K 5101、見かけ密度)は、例えば、0.1〜2.3g/cm3、好ましくは、0.15〜2.0g/cm3、さらに好ましくは、0.2〜1.8g/cm3、とりわけ好ましくは、0.2〜1.5g/cm3である。
また、窒化ホウ素粒子は、市販品またはそれを加工した加工品を用いることができる。窒化ホウ素粒子の市販品としては、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製の「PT」シリーズ(例えば、「PT−110」、「PT−120」など)、電気化学工業社製のBN(例えば、「SPG」など)、昭和電工社製の「ショービーエヌUHP」シリーズ(例えば、「ショービーエヌUHP−1」など)、水島合金鉄社製の「HP−40」などが挙げられる。
また、熱伝導性シート(すなわち、熱伝導性組成物)は、上記した窒化ホウ素粒子以外に、他の無機微粒子を含んでいてもよい。他の無機微粒子としては、例えば、炭化ケイ素などの炭化物、例えば、窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの窒化物(窒化ホウ素を除く)、例えば、酸化ケイ素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化マグネシウム、酸化亜鉛などの酸化物、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの水酸化物、例えば、銅、銀などの金属、例えば、カーボンブラック、ダイヤモンドなどの炭素系粒子が挙げられる。他の無機微粒子は、例えば、難燃性能や畜冷性能、帯電防止性能、磁性、屈折率調節性能、誘電率調節性能などを有する機能性の粒子であってもよい。
また、熱伝導性シートは、例えば、上記した窒化ホウ素粒子に含まれない微細な窒化ホウ素や異形状の窒化ホウ素粒子を含んでいてもよい。
これらの他の無機微粒子は、適宜の割合で、単独使用または2種以上併用することができる。
ポリマーマトリクスは、窒化ホウ素粒子を分散できるもの、つまり、窒化ホウ素粒子が分散される分散媒体であり、ゴム成分を含有している。
ゴム成分は、ゴム弾性を発現するポリマーであって、例えば、エラストマーを含み、具体的には、ウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ビニルアルキルエーテルゴム、ポリビニルアルコールゴム、ポリビニルピロリドンゴム、ポリアクリルアミドゴム、セルロースゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリル・ブタジエンゴム(NBR)、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレンゴム、スチレン・イソプレン・スチレンゴム、スチレン・イソブチレンゴム、イソプレンゴム、ポリイソブチレンゴム、ブチルゴムなどが挙げられる。
なお、ゴム成分は、その後の反応によってゴム弾性を発現するプレポリマーを含有している。
ゴム成分として、好ましくは、ウレタンゴム、ブタジエンゴム、SBR、NBR、スチレン・イソブチレンゴム、アクリルゴムが挙げられる。
ウレタンゴムは、ウレタン結合で連結された主鎖を含むウレタンオリゴマーである。また、ウレタンゴムは、主鎖の末端または途中に結合する反応性基を含む反応性ウレタンポリマーを含んでいる。
反応性基としては、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基などのビニル基(重合性基)を含有するビニル基含有基、例えば、エポキシ基(グリシジル基)、カルボキシル基、アミノ基、ヒドロキシル基などが挙げられる。ウレタンゴムに含まれる反応性基として、好ましくは、ビニル基含有基、さらに好ましくは、アクリロイル基が挙げられる。
ウレタンゴムは、1種または2種以上の反応性基を含んでいてもよい。
2種の反応性基を含んでいる場合には、第1の反応性基としては、例えば、アクリロイル基が挙げられ、第2の反応性基としては、例えば、カルボキシル基が挙げられる。
具体的には、ウレタンゴムとして、例えば、アクリレート変性ウレタンゴム、メタクリレート変性ウレタンゴム、エポキシ変性ウレタンゴムなどが挙げられ、好ましくは、アクリレート変性ウレタンゴムが挙げられる。
反応性ウレタンポリマーにおける平均反応性基数、具体的には、平均ビニル基数は、例えば、1〜10である。
反応性ウレタンポリマーにおける反応性基当量、具体的には、ビニル基当量は、例えば、100〜50,000g/eq.、好ましくは、200〜20,000g/eq.、さらに好ましくは、500〜10,000g/eq.である。
ウレタンゴムの重量平均分子量は、例えば、1,000〜2,000,000、好ましくは、2,000〜1,000,000、より好ましくは、2,000〜500,000、さらに好ましくは、2,500〜500,000、とりわけ好ましくは、2,500〜50,000、最も好ましくは、2,500〜10,000である。ウレタンゴムの重量平均分子量(標準ポリスチレン換算値)は、GPCによって算出される。
ブタジエンゴムは、ポリブタジエンからなる主鎖を含んでいる。また、ブタジエンゴムは、主鎖の末端または途中に結合する上記した反応性基を含有する反応性ポリブタジエンを含んでいる。
反応性ポリブタジエンに含まれる反応性基として、好ましくは、エポキシ基が挙げられる。
具体的には、反応性ブタンジエンとして、例えば、アクリレート変性ポリブタジエン、メタクリレート変性ポリブタジエン、エポキシ変性ポリブタジエンなどが挙げられ、好ましくは、エポキシ変性ポリブタジエンが挙げられる。
エポキシ変性ポリブタジエンのエポキシ当量は、例えば、100〜30,000g/eq.、好ましくは、130〜20,000g/eq.さらに好ましくは、150〜10,000g/eq.である。
ブタジエンゴムの数平均分子量は、例えば、500〜3,000,000、好ましくは、1,000〜2,000,000g/eq.、さらに好ましくは、2,000〜1,000,000である。ブタジエンゴムの数平均分子量(標準ポリスチレン換算値)は、GPCによって算出される。
SBRは、スチレンとブタジエンとの共重合により得られる合成ゴムであり、例えば、スチレン・ブタジエンランダム共重合体、スチレン・ブタジエンブロック共重合体などが挙げられる。また、SBRは、上記した反応性基を含有する変性SBR、硫黄や金属酸化物などにより部分架橋されている架橋SBRなどを含んでいる。
好ましくは、SBRとして、好ましくは、変性SBR、具体的には、エポキシ変性SBRが挙げられる。
エポキシ変性SBRにおけるエポキシ当量は、例えば、100〜30,000g/eq.、好ましくは、200〜20,000g/eq.、さらに好ましくは、250〜10,000g/eq.である。
SBRのスチレン含量は、例えば、10〜60質量%、好ましくは、15〜55質量%、さらに好ましくは、20〜50質量%である。
NBRは、アクリロニトリルとブタジエンとの共重合により得られる合成ゴムであり、例えば、アクリロニトリル・ブタジエンランダム共重合体、アクリロニトリル・ブタジエンブロック共重合体などが挙げられる。
また、NBRは、例えば、上記した反応性基を含有する変性NBRや、硫黄や金属酸化物などにより部分架橋された架橋NBRなども含んでいる。
NBRとして、好ましくは、カルボキシ変性NBRが挙げられる。
スチレン・イソブチレンゴムは、スチレンとイソブチレンとの共重合により得られる合成ゴムであり、例えば、スチレン・イソブチレンランダム共重合体、スチレン・イソブチレンブロック共重合体などが挙げられ、好ましくは、スチレン・イソブチレンブロック共重合体が挙げられる。
また、スチレン・イソブチレンブロック共重合体としては、具体的には、スチレン・イソブチレン・スチレンブロック共重合体(SIBS)が挙げられる。
スチレン・イソブチレンゴムにおけるスチレン含量は、例えば、5〜50質量%、好ましくは、10-〜45質量%、さらに好ましくは、15〜40質量%である。
また、スチレン・イソブチレンゴムの重量平均分子量は、例えば、1,000〜2,000,000、好ましくは、5,000〜1,000,000、さらに好ましくは、10,000〜500,000である。スチレン・イソブチレンゴムの重量平均分子量(標準ポリスチレン換算値)は、GPCによって算出される。
アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含むモノマーの重合により得られる合成ゴムである。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルは、メタクリル酸アルキルエステルおよび/またはアクリル酸アルキルエステルであって、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニルなどの、アルキル部分が炭素数1〜10の直鎖状または分岐状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられ、好ましくは、アルキル部分が炭素数2〜8の直鎖状の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが挙げられる。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの配合割合は、モノマーに対して、例えば、50質量%以上、好ましくは、75質量%以上であり、例えば、99質量%以下でもある。
モノマーは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルと重合可能な共重合性モノマーを含むこともできる。
共重合性モノマーは、ビニル基を含有し、例えば、(メタ)アクリロニトリルなどのシアノ基含有ビニルモノマー、例えば、スチレンなどの芳香族ビニルモノマーなどが挙げられる。
共重合性モノマーの配合割合は、モノマーに対して、例えば、50質量%以下、好ましくは、25質量%以下であり、例えば、1質量%以上でもある。
これら共重合性モノマーは、単独または2種以上併用することができる。
アクリルゴムは、接着力を増大させるために、主鎖の末端または途中に結合する官能基を含んでいてもよい。官能基としては、例えば、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミド基などが挙げられ、好ましくは、カルボキシル基、エポキシ基が挙げられる。
官能基がカルボキシル基の場合には、アクリルゴムは、(メタ)アクリル酸アルキルエステルのアルキル部分の一部がカルボキシル基で置換された、カルボキシ変性アクリルゴムである。カルボキシ変性アクリルゴムの酸価は、例えば、5〜100mgKOH/g、好ましくは、10〜50mgKOH/gである。
官能基がエポキシ基の場合には、アクリルゴムは、エポキシ基が側鎖に導入されたエポキシ変性アクリルゴムである。エポキシ変性アクリルゴムのエポキシ当量は、例えば、50〜1,000eq./g、好ましくは、100〜500eq./gである。
アクリルゴムの重量平均分子量は、例えば、10,000〜10,000,000、好ましくは、50,000〜5,000,000、より好ましくは、50,000〜3,000,000、さらに好ましくは、100,000〜3,000,000、最も好ましくは、100,000〜1,000,000である。アクリルゴムの重量平均分子量(標準ポリスチレン換算値)は、GPCによって算出される。
アクリルゴムのガラス転移温度は、例えば、−100〜200℃、好ましくは、−80〜100℃、より好ましくは、−50〜100℃、さらに好ましくは、−50〜50℃、最も好ましくは、−40〜40℃である。アクリルゴムのガラス転移温度は、例えば、JIS K7121−1987に基づいて測定される熱処理後の中間点ガラス転移温度または理論上の計算値によって算出される。JIS K7121−1987に基づいて測定される場合には、ガラス転移温度は、具体的には、示差走査熱量測定(熱流速DSC)において昇温速度10℃/分にて算出される。
アクリルゴムの分解温度は、例えば、200〜500℃、好ましくは、250〜450℃である。
アクリルゴムの比重は、例えば、0.5〜1.5、好ましくは、0.8〜1.4である。
これらゴム成分は、単独使用または2種以上併用することができる。
なお、ゴム成分は、必要により、溶媒により溶解されたゴム成分溶液として調製して用いることができる。
溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)などのケトン、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼンなどの芳香族炭化水素、例えば、酢酸エチルなどのエステル、例えば、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミドなどの有機溶媒などが挙げられる。
これら溶媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。
ゴム成分をゴム成分溶液として調製する場合、ゴム成分の含有割合は、ゴム成分溶液に対して、例えば、1〜99質量%、好ましくは、2〜90質量%、さらに好ましくは、5〜80質量%である。
また、ゴム成分は、重合開始剤と併用され、ゴム成分および重合開始剤を含有するゴム組成物として調製することもできる。
重合開始剤は、好ましくは、ゴム成分が重合性基を含有している場合に、ゴム成分に配合される。
これによって、ゴム成分の重合性基同士による重合反応を進行させて、ゴム成分がゴム弾性を確実に発現することができる。
重合開始剤としては、例えば、光重合開始剤、熱重合開始剤などのラジカル重合開始剤が挙げられる。
光重合開始剤としては、例えば、ベンゾインエーテル化合物、アセトフェノン化合物、α−ケトール化合物、芳香族スルホニルクロリド化合物、光活性オキシム化合物、ベンゾイン化合物、ベンジル化合物、ベンゾフェノン化合物、チオキサントン化合物、α−アミノケトン化合物などが挙げられる。
具体的には、ベンゾインエーテル化合物としては、例えば、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、2,2−ジメトキシ−1,2−ジフェニルエタン−1−オン、アニソールメチルエーテルなどが挙げられる。
アセトフェノン化合物としては、例えば、2,2−ジエトキシアセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−(t−ブチル)ジクロロアセトフェノンなどが挙げられる。
α−ケトール化合物としては、例えば、2−メチル−2−ヒドロキシプロピオフェノン、1−[4−(2−ヒドロキシエチル)フェニル]−2−メチルプロパン−1−オンなどが挙げられる。芳香族スルホニルクロリド化合物としては、例えば、2−ナフタレンスルホニルクロライドなどが挙げられる。光活性オキシム化合物としては、例えば、1−フェニル−1,1−プロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)−オキシムなどが挙げられる。
また、ベンゾイン化合物としては、例えば、ベンゾインなどが挙げられ、ベンジル化合物としては、例えば、ベンジルなどが挙げられ、ベンゾフェノン化合物としては、例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、3、3′−ジメチル−4−メトキシベンゾフェノン、ポリビニルベンゾフェノン、α−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンなどが挙げられる。
チオキサントン化合物としては、例えば、チオキサントン、2−クロロチオキサントン、2−メチルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、ドデシルチオキサントンなどが挙げられる。
α−アミノケトン化合物としては、2−メチル−1−フェニル−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−メチル−1−[4−(ヘキシル)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−エチル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オンなどが挙げられる。
光重合開始剤として、好ましくは、チオキサントン化合物、α−アミノケトン化合物が挙げられる。
熱重合開始剤としては、例えば、ジベンゾイルパーオキシド、ジ−tert−ブチルパーオキシド、クメンハイドロパーオキシド、ラウロイルパーオキシドなどの有機過酸化物、例えば、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、アゾビスイソバレロニトリルなどのアゾ化合物などが挙げられる。
熱重合開始剤として、好ましくは、アゾ化合物が挙げられる。
これら重合開始剤は、単独使用または2種以上併用することができる。
重合開始剤の配合割合は、ゴム成分100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、0.1〜10質量部である。
換言すれば、ゴム成分の配合割合は、ポリマーマトリクスに対して、例えば、0.1質量%以上、好ましくは、1質量%以上、さらに好ましくは、5質量%以上であり、また、例えば、100質量%以下、好ましくは、99.9質量%以下、さらに好ましくは、99質量%以下である。
ゴム組成物の配合割合は、ポリマーマトリクスに対して、例えば、0.1質量%以上、好ましくは、1質量%以上、さらに好ましくは、5質量%以上であり、また、例えば、100質量%以下、好ましくは、99質量%以下、さらに好ましくは、95質量%以下でもある。
また、ポリマーマトリクスには、ゴム成分の他に、エポキシ樹脂組成物をさらに含有させることもできる。
エポキシ樹脂組成物は、熱硬化性樹脂組成物であって、エポキシ樹脂および硬化剤を含有している。
エポキシ樹脂は、常温において、常温液体、常温半固形および常温固形のいずれかの形態である。
具体的には、エポキシ樹脂としては、例えば、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型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、水素添加ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ダイマー酸変性ビスフェノール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エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂など)、ナフタレン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂(例えば、ビスアリールフルオレン型エポキシ樹脂など)、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(例えば、トリスヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂など)などの芳香族系エポキシ樹脂、例えば、トリエポキシプロピルイソシアヌレート(トリグリシジルイソシアヌレート)、ヒダントインエポキシ樹脂などの含窒素環エポキシ樹脂、例えば、脂肪族系エポキシ樹脂、例えば、脂環式エポキシ樹脂(例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などのジシクロ環型エポキシ樹脂など)、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、例えば、グリシジルアミン型エポキシ樹脂などが挙げられる。
好ましくは、芳香族系エポキシ樹脂、さらに好ましくは、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂が挙げられる。また、好ましくは、脂環式エポキシ樹脂も挙げられ、さらに好ましくは、ジシクロ環型エポキシ樹脂が挙げられる。
また、エポキシ樹脂は、その分子構造の中に、液晶性の構造、結晶構造などを形成する分子構造を含んでいてもよい。このような分子構造としては、具体的には、メソゲン基などが挙げられる。
これらエポキシ樹脂は、単独使用または2種以上併用することができる。
また、エポキシ樹脂は、エポキシ当量が、例えば、100〜10,000g/eq.、好ましくは、130〜9,000g/eq.、さらに好ましくは、150〜8,000g/eq.である。
また、エポキシ樹脂が常温固形である場合には、軟化点が、例えば、20℃以上、好ましくは、40℃以上であり、また、130℃以下、好ましくは、90℃以下である。または、融点が、例えば、20℃以上、好ましくは、40℃以上であり、また、130℃以下、好ましくは、90℃以下である。
エポキシ樹脂が常温液体である場合には、粘度(25℃)が、例えば、100〜1,000,000mPa・s、好ましくは、200〜800,000mPa・s、さらに好ましくは、500〜500,000mPa・sである。
また、エポキシ樹脂が半固形である場合には、150℃における粘度が、例えば、1〜10,000mPa・s、好ましくは、5〜5,000mPa・s、さらに好ましくは、10〜1,000mPa・sである。
エポキシ樹脂の配合割合は、エポキシ樹脂組成物に対して、例えば、100質量%以下、好ましくは、99質量%以下であり、さらに好ましくは、95質量%以下であり、また、例えば、10質量%以上でもある。
エポキシ樹脂のゴム成分に対する体積配合比(エポキシ樹脂の体積部数/ゴム成分の体積部数)は、例えば、0〜99であり、好ましくは、0.01〜90であり、さらに好ましくは、0.1〜19であり、とりわけ好ましくは、0.2〜8.5である。
硬化剤は、加熱によりエポキシ樹脂を硬化させることができる潜在性硬化剤(エポキシ樹脂硬化剤)であって、例えば、フェノール樹脂、イミダゾール化合物、アミン化合物、酸無水物化合物、アミド化合物、ヒドラジド化合物、イミダゾリン化合物などが挙げられる。
フェノール樹脂としては、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、フェニルフェノール、アミノフェノールなどのフェノール化合物および/またはα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレンなどのナフトール化合物と、ホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒドなどのアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合または共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、例えば、フェノール化合物および/またはナフトール化合物とジメトキシパラキシレンまたはビス(メトキシメチル)ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、例えば、ビフェニレン型フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂などのアラルキル型フェノール樹脂、例えば、フェノール化合物および/またはナフトール化合物とジシクロペンタジエンから共重合により合成されるジシクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、例えば、ジシクロペンタジエン型ナフトールノボラック樹脂などのジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、例えば、トリフェニルメタン型フェノール樹脂、例えば、テルペン変性フェノール樹脂、例えば、パラキシリレンおよび/またはメタキシリレン変性フェノール樹脂、例えば、メラミン変性フェノール樹脂などが挙げられる。
好ましくは、フェノール・アラルキル樹脂が挙げられる。
フェノール樹脂の水酸基当量は、例えば、80〜2,000g/eq.、好ましくは、90〜1,000g/eq.、さらに好ましくは、100〜500g/eq.である。
イミダゾール化合物としては、例えば、2−フェニルイミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾールなど、例えば、2,4−ジアミノ−6−[2´−メチルイミダゾリル−(1´)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−[2´−メチルイミダゾリル−(1´)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物などのイソシアヌル酸付加物などが挙げられる。
アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミン、または、これらのアミンアダクトなど、例えば、メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンなどが挙げられる。
酸無水物化合物としては、例えば、無水フタル酸、無水マレイン酸、テトラヒドロフタル酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、4−メチル−ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルナジック酸無水物、ピロメリット酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、ジクロロコハク酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、クロレンディック酸無水物などが挙げられる。
アミド化合物としては、例えば、ジシアンジアミド、ポリアミドなどが挙げられる。
ヒドラジド化合物としては、例えば、アジピン酸ジヒドラジドなどが挙げられる。
イミダゾリン化合物としては、例えば、メチルイミダゾリン、2−エチル−4−メチルイミダゾリン、エチルイミダゾリン、イソプロピルイミダゾリン、2,4−ジメチルイミダゾリン、フェニルイミダゾリン、ウンデシルイミダゾリン、ヘプタデシルイミダゾリン、2−フェニル−4−メチルイミダゾリンなどが挙げられる。
これら硬化剤は、単独使用または2種類以上併用することができる。
硬化剤として、好ましくは、フェノール樹脂、イミダゾール化合物が挙げられる。
硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂100質量部に対して、例えば、0.1〜500質量部、好ましくは、0.2〜400質量部、さらに好ましくは、0.5〜300質量部、とりわけ好ましくは、1〜200質量部である。
なお、硬化剤は、必要により、溶媒により溶解および/または分散された溶媒溶液および/または溶媒分散液として調製して用いることができる。
溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトンなどケトン、例えば、酢酸エチルなどのエステル、例えば、N,N−ジメチルホルムアミドなどのアミドなどの有機溶媒などが挙げられる。また、溶媒として、例えば、水、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどのアルコールなどの水系溶媒も挙げられる。溶媒として、好ましくは、有機溶媒、さらに好ましくは、ケトンが挙げられる。
ポリマーマトリクスの配合割合は、窒化ホウ素粒子100質量部に対して、例えば、2質量部以上、好ましくは、5質量部以上、さらに好ましくは、10質量部以上であり、また、例えば、200質量部以下、好ましくは、100質量部以下でもある。
ポリマーマトリクスの配合割合は、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの総量に対して、例えば、3〜60質量%、好ましくは、5〜40質量%、さらに好ましくは、10〜35質量%である。
そして、熱伝導性シートにおいて、窒化ホウ素粒子の体積基準の含有割合は、35体積%以上、好ましくは、60体積%以上、好ましくは、75体積%以上であり、通常、例えば、95体積%以下、好ましくは、90体積%以下である。
窒化ホウ素粒子の体積基準の含有割合が上記した範囲に満たない場合には、窒化ホウ素粒子同士の熱伝導パスが形成されないため、熱伝導性シートにおいて面方向PD(後述)の熱伝導性が低下する場合がある。一方、窒化ホウ素粒子の体積基準の含有割合が上記した範囲を超える場合には、熱伝導性シートが脆くなり、取扱性および段差追従性(後述)が低下する場合がある。
なお、ポリマーマトリクスには、分散剤などの添加剤を含有させることもできる。
分散剤は、窒化ホウ素粒子の凝集または沈降を防止して、分散性を向上させるために、ポリマーマトリクスに必要により配合される。
分散剤としては、例えば、ポリアミノアマイド塩、ポリエステルなどが挙げられる。
分散剤は、単独使用または併用することができ、その配合割合は、窒化ホウ素粒子100質量部に対して、例えば、0.01〜20質量部、好ましくは、0.1〜10質量部である。
図1は、本発明の熱伝導性シートの一実施形態の斜視図、図2は、図1に示す熱伝導性シートの製造方法を説明するための工程図を示す。
次に、本発明の熱伝導性シートの一実施形態を製造する方法について、図1および図2を参照して説明する。
この方法では、まず、上記した各成分を上記した配合割合で配合して、攪拌混合することにより、熱伝導性組成物を調製する。
攪拌混合では、各成分を効率よく混合すべく、例えば、溶媒を上記した各成分とともに配合する。
溶媒としては、上記と同様の有機溶媒が挙げられる。また、上記した熱伝導性組成物が溶媒溶液および/または溶媒分散液として調製されている場合には、攪拌混合において溶媒を追加することなく、溶媒溶液および/または溶媒分散液の溶媒をそのまま攪拌混合のための混合溶媒として供することができる。あるいは、攪拌混合において溶媒を混合溶媒としてさらに追加することもできる。
なお、撹拌混合において、必要に応じて、ハイブリッドミキサー、スリーワンモーターなどの撹拌装置を用いることもできる。
溶媒を用いて攪拌混合する場合には、攪拌混合の後、例えば、室温で、1〜48時間放置することによって、溶媒を除去する。この際に、必要であれば、例えば、真空乾燥、送風などにより乾燥させることもできる。また、必要に応じて、熱伝導性組成物および溶媒を含有するワニスを塗工機によりセパレータ上へ塗工し、乾燥器内でそのワニスを乾燥させることもできる。
その後、必要により、シート形状に成型するために、熱伝導性組成物を破砕することにより、粉末(熱伝導性組成物粉末)を得る。
次いで、この方法では、得られた熱伝導性組成物(熱伝導性組成物粉末を含む、以下同様)を、熱プレスする。
具体的には、図2に示すように、熱伝導性組成物を、例えば、必要により、2枚の離型フィルム4を介して熱プレスする。
熱プレスの条件は、温度が、例えば、30〜170℃、好ましくは、40〜150℃であり、圧力が、例えば、0.5〜100MPa、好ましくは、1〜75MPaであり、時間が、例えば、0.1〜100分間、好ましくは、1〜30分間である。
さらに好ましくは、熱伝導性組成物を真空熱プレスする。真空熱プレスにおける真空度は、例えば、1〜100Pa、好ましくは、5〜50Paであり、温度、圧力および時間は、上記した熱プレスのそれらと同様である。
なお、熱プレスにおいて、熱伝導性組成物を、離型フィルムの上に載置した後、必要に応じて所望厚みのスペーサ(図2において図示せず)を熱伝導性組成物の周囲に枠状に配置することによって、スペーサと実質的に同一厚みの熱伝導性シート1を得ることができる。
また、熱プレスの前に、熱伝導性組成物を二本ロールなどにより圧延してシート状(プレシート)にすることもできる。この場合の圧延条件は、例えば、圧力0.1〜8MPa、ロール温度60〜150℃、ロールの回転速度0.5〜10rpmである。
これにより、熱伝導性シート1を得ることができる。
熱伝導性シート1は、ポリマーマトリクスがエポキシ樹脂組成物またはエポキシ基を含むゴム成分を含有する場合には、上記した熱プレスによって半硬化状態(Bステージ状態)のシートとして得られる。
さらに、ゴム組成物が熱重合開始剤を含有し、ゴム成分が重合性基を含有している場合には、熱重合開始剤によって、ゴム成分の重合性基が反応し、それによって、ゴム成分の架橋反応が進行する。
また、ゴム成分がカルボキシ変性NBRを含有していれば、加熱によって、カルボキシル基同士の脱水反応によって、架橋反応が進行する。
さらに、ゴム成分がエポキシ変性ポリブタジエンゴムおよび/またはエポキシ変性SBRを含有し、さらに、ポリマーマトリクスがエポキシ樹脂組成物を含有する場合には、加熱によって、エポキシ変性ポリブタジエンゴムおよび/またはエポキシ変性SBRのエポキシ基が、エポキシ樹脂のエポキシ基とともに、硬化剤によって架橋反応する。
一方、ゴム組成物が光重合開始剤を含有し、ゴム成分が重合性基を含有している場合には、熱伝導性シート1に、例えば、紫外線などのエネルギー線を照射する。エネルギー線の線量は、例えば、100〜10,000J/m2、好ましくは、200〜8,000J/m2、さらに好ましくは、500〜5,000J/m2である。そして、エネルギー線の照射に基づき、光重合開始剤によって、ゴム成分の重合性基が反応し、それによって、ゴム成分の架橋反応が進行する。
次いで、熱をかけて反応を促進することもできる。例えば、50〜70℃(具体的には、60℃)の乾燥機に入れて、例えば、0.5〜2時間(具体的には、1時間)処理することで、反応を促進してもよい。
なお、熱伝導性組成物から窒化ホウ素粒子を除いたゴム含有組成物から形成されるゴム含有シートを周波数1Hzおよび昇温速度2℃/minの条件で昇温させたときの貯蔵剪断弾性率G´が、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において(特に、好ましくは80℃において)、例えば、5.6×103Pa以上、好ましくは、1×104Pa以上、より好ましくは、3×104Pa以上であり、また、例えば、2×105Pa以下、好ましくは、1×105Pa以下、さらに好ましくは、5×104Pa以下でもある。
貯蔵剪断弾性率を5.6×103Pa以上とすることにより、ゴム含有組成物に窒化ホウ素粒子を添加して得られる熱伝導性組成物から形成される熱伝導性シートを、実装基板に加熱接着する場合において、実装基板への凹凸追従性が向上し、また、熱伝導性シートに発生する割れを低減できる。一方、貯蔵剪断弾性率が2×105Pa以下とすると、実装基板への接着性がより一層良好となる。
このゴム含有シートの損失剪断弾性率G´´(測定条件は、貯蔵剪断弾性率と同一)は、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において(特に、好ましくは80℃において)、例えば、1×103Pa以上、好ましくは、5×103Pa以上、さらに好ましくは、1×104Pa以上であり、また、例えば、1×106Pa以下、好ましくは、1×105Pa以下、さらに好ましくは、5×104Pa以下でもある。
このゴム含有シートの複素剪断粘性率η*(測定条件は、貯蔵剪断弾性率と同一)は、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において(特に、好ましくは80℃において)、例えば、9×105mPa・s以上、好ましくは、1×106mPa・s以上、さらに好ましくは、5×106mPa・s以上であり、また、例えば、1×108mPa・s以下、好ましくは、1×107mPa・s以下、さらに好ましくは、7×106mPa・s以下でもある。
貯蔵剪断弾性率、損失剪断弾性率および複素剪断粘性率は、粘度・粘弾性測定装置(商品名HAAKE Rheo Stress 600、英弘精機社製)を用いて、JIS K 7244−10「プラスチック−動的機械特性の試験方法−第10部:平行平板振動レオメータによる複素せん断粘度」に準拠して測定される。
本発明の熱伝導性シート1は、上述のポリマーマトリックスおよび必要に応じて溶媒を配合して上記範囲の弾性率のゴム含有組成物を調製し、次いで、そのゴム含有組成物にさらに窒化ホウ素粒子を配合して熱伝導性組成物を調製し、その熱伝導性組成物から熱伝導性シートを形成することもできる。
このようにして得られた熱伝導性シート1の厚みは、例えば、2000μm以下、好ましくは、1000μm以下、より好ましくは、800μm以下であり、通常、例えば、50μm以上、好ましくは、100μmm以上、さらに好ましくは、150μm以上、とりわけ好ましくは、200μm以上である。
また、熱伝導性シート1における窒化ホウ素粒子の体積基準の含有割合(固形分、つまり、ポリマーマトリクスおよび窒化ホウ素粒子の総体積に対する窒化ホウ素粒子の体積百分率)は、上記したように、35体積%以上(好ましくは、50体積%以上、より好ましくは、60体積%以上、さらに好ましくは、65体積%以上、とりわけ好ましくは、75体積%以上)であり、通常、95体積%以下(好ましくは、90体積%以下)である。熱伝導性シート1における窒化ホウ素粒子の質量基準の配合割合は、熱伝導性シート100質量部に対して、例えば、50〜98質量部、好ましくは、60〜96質量部、さらに好ましくは、70〜94質量部、とりわけ好ましくは、75〜94質量部である。
窒化ホウ素粒子の含有割合が上記した範囲に満たない場合には、窒化ホウ素粒子同士の熱伝導パスが形成されないため熱伝導性シートにおいて面方向PDの熱伝導性が低下する場合がある。また、窒化ホウ素粒子の含有割合が上記した範囲を超える場合には、熱伝導性シートの成形性が低下する場合がある。
そして、このようにして得られた熱伝導性シート1において、図1およびその部分拡大模式図に示すように、窒化ホウ素粒子2の長手方向LDが、熱伝導性シート1の厚み方向TDに交差(直交)する面方向PDに沿って配向している。
また、窒化ホウ素粒子2の長手方向LDが熱伝導性シート1の面方向PDに成す角度の算術平均の絶対値(窒化ホウ素粒子2の熱伝導性シート1に対する配向角度α)は、例えば、30度以下、好ましくは、25度以下、さらに好ましくは、20度以下であり、通常、0度以上である。
なお、窒化ホウ素粒子2の熱伝導性シート1に対する配向角度αは、熱伝導性シート1を厚み方向に沿ってクロスセクションポリッシャー(CP)により切断加工して、それにより現れる断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で、200個以上の窒化ホウ素粒子2を観察できる視野の倍率で写真撮影し、得られたSEM写真より、窒化ホウ素粒子2の長手方向LDの、熱伝導性シート1の面方向PD(厚み方向TDに直交する方向)に対する傾斜角αを取得し、その平均値として算出される。
これにより、熱伝導性シート1の面方向PDの熱伝導率は、4W/m・K以上、好ましくは、5W/m・K以上、より好ましくは、10W/m・K以上、さらに好ましくは、15W/m・K以上、とりわけ好ましくは、20W/m・K以上、最も好ましくは、25W/m・K以上であり、通常、200W/m・K以下である。
また、熱伝導性シート1の面方向PDの熱伝導率は、ポリマーマトリクスがエポキシ樹脂組成物を含有する場合には、後述する熱硬化(完全硬化)の前後において、実質的に同一である。
熱伝導性シート1の面方向PDの熱伝導率が上記範囲に満たないと、面方向PDの熱伝導性が十分でないため、そのような面方向PDの熱伝導性が要求される放熱用途に用いることができない場合がある。
なお、熱伝導性シート1の面方向PDの熱伝導率は、パルス加熱法により測定する。パルス加熱法では、キセノンフラッシュアナライザー「LFA−447型」(NETZSCH社製)が用いられる。
また、熱伝導性シート1の厚み方向TDの熱伝導率は、例えば、0.3W/m・K以上、好ましくは、0.5W/m・K以上、より好ましくは、0.8W/m・K以上、さらに好ましくは、1W/m・K以上、とりわけ好ましくは、1.2W/m・K以上であり、また、例えば、20W/m・K以下、好ましくは、15W/m・K以下、より好ましくは、12W/m・K以下、さらに好ましくは、10W/m・K以下である。
なお、熱伝導性シート1の厚み方向TDの熱伝導率は、パルス加熱法、レーザーフラッシュ法またはTWA法により測定する。パルス加熱法では、上記と同様のものが用いられ、レーザーフラッシュ法では、「TC−9000」(アルバック理工社製)が用いられ、TWA法では、「ai−Phase mobile」(アイフェイズ社製)が用いられる。
これにより、熱伝導性シート1の面方向PDの熱伝導率の、熱伝導性シート1の厚み方向TDの熱伝導率に対する比(面方向PDの熱伝導率/厚み方向TDの熱伝導率)は、例えば、1.5以上、好ましくは、1.8以上、さらに好ましくは、2以上、とりわけ好ましくは、3以上であり、通常、100以下、好ましくは、50以下である。
そして、熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸びは、好ましくは、101.7%以上、より好ましくは、101.9%以上、さらに好ましくは、102.0%以上、とりわけ好ましくは、102.2%以上であり、また、例えば、1000%以下でもある。
熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸びが上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(下記の方法によって実測される実測値)は、次のようにして測定する。
すなわち、Bステージ状態の熱伝導性シート1を短冊片に切り出し、これを引張試験機にセットし、速度5mm/分で、短冊片の長手方向に引っ張ったときの最大伸び(%)を実測値として測定する(引張試験)。
また、下記式(1)および(2)から、任意の窒化ホウ素粒子2の体積割合X%における熱伝導性シート1におけるポリマーマトリクス3の最大伸びZ%が推算値として簡易的に推算される。式(1)および(2)から推算される最大伸びZ%は、例えば、100.1%以上、好ましくは、100.5%以上、さらに好ましくは、100.8%以上、より好ましくは、101%以上であり、また、例えば、2000%以下でもある。
Y(%)=M(%)×eX×k (1)
Z(%)=Y(%)+100(%) (2)
k:定数
M:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合が0%のときの、引張試験前の熱伝導性シート1の面方向PDの長さ100に対する熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸びの割合(以下、最大伸びの割合とする)、すなわち、熱伝導性シート1に占めるポリマーマトリクス3の体積割合が100%のときの最大伸びA(%)−100
A:熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(実測値)(%)
X:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合(%)
Y:熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び分(%)、つまり、引張試験前の熱伝導性シート1に対する最大伸び量の百分率
Z:計算から求まる、熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(推算値)(%)
最大伸び(推算値)Z%が上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
Z(%)=Y(%)+100(%) (2)
k:定数
M:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合が0%のときの、引張試験前の熱伝導性シート1の面方向PDの長さ100に対する熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸びの割合(以下、最大伸びの割合とする)、すなわち、熱伝導性シート1に占めるポリマーマトリクス3の体積割合が100%のときの最大伸びA(%)−100
A:熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(実測値)(%)
X:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合(%)
Y:熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び分(%)、つまり、引張試験前の熱伝導性シート1に対する最大伸び量の百分率
Z:計算から求まる、熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(推算値)(%)
最大伸び(推算値)Z%が上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
定数kは、図6が参照されるように、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シート1の面方向PDの最大伸び(実測値)の割合、すなわち、最大伸びA(%)−100を、熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得られる。
定数kは、例えば、−0.1〜−0.001、好ましくは、−0.09〜−0.005、さらに好ましくは、−0.08〜−0.008、とりわけ好ましくは、−0.07〜−0.01である。
定数kが上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
また、熱伝導性シート1の破断時伸びC(%)は、上記した引張試験において実測値として測定され、具体的には、例えば、101.9%以上、好ましくは、102.0%以上、さらに好ましくは、103.0%以上であり、また、例えば、1000%以下でもある。
また、下記式(3)および(4)から、任意の窒化ホウ素粒子2の体積割合X%における熱伝導性シート1におけるポリマーマトリクス3の破断時伸びW%が推算値として簡易的に推算される。式(3)および(4)から推算される破断時伸びW%は、例えば、101%以上、好ましくは、101.3%以上、さらに好ましくは、101.7%以上であり、また、例えば、3000%以下でもある。
V(%)=N(%)×eX×l (3)
W(%)=V(%)+100(%) (4)
l:定数
N:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合が0%のときの、引張試験前の熱伝導性シート1の面方向PDの長さ100に対する熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸びの割合(以下、破断時伸びの割合とする)、すなわち、熱伝導性シート1に占めるポリマーマトリクス3の体積割合が100%のときの破断時伸びC(%)−100
C:熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び(実測値)(%)
X:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合(%)
V:熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び分(%)、つまり、引張試験前の熱伝導性シート1に対する破断時伸び量の百分率
W:計算から求まる、熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び(推算値)(%)
破断時伸び(推算値)W%が上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
W(%)=V(%)+100(%) (4)
l:定数
N:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合が0%のときの、引張試験前の熱伝導性シート1の面方向PDの長さ100に対する熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸びの割合(以下、破断時伸びの割合とする)、すなわち、熱伝導性シート1に占めるポリマーマトリクス3の体積割合が100%のときの破断時伸びC(%)−100
C:熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び(実測値)(%)
X:熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合(%)
V:熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び分(%)、つまり、引張試験前の熱伝導性シート1に対する破断時伸び量の百分率
W:計算から求まる、熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び(推算値)(%)
破断時伸び(推算値)W%が上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
定数lは、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シート1の面方向PDの破断時伸び(実測値)の割合、すなわち、破断時伸びC(%)−100を、熱伝導性シート1に占める窒化ホウ素粒子2の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得られる。
定数lは、例えば、−0.1〜−0.001、好ましくは、−0.09〜−0.005、さらに好ましくは、−0.08〜−0.01、とりわけ好ましくは、−0.07〜−0.03である。
定数lが上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
熱伝導性シート1の引張弾性率は、例えば、5N/mm2以上、好ましくは、10N/mm2以上、より好ましくは、15N/mm2以上、さらに好ましくは、30N/mm2以上であり、例えば、3000N/mm2以下でもある。
熱伝導性シート1の引張弾性率が上記した範囲内であれば、半導体素子に対する配置時において、損傷を有効に防止することができる。
熱伝導性シート1の引張弾性率は、上記した引張試験により、測定される。
また、熱伝導性シート1は、JIS K 5600−5−1の円筒形マンドレル法に準拠する耐屈曲性試験において、下記の試験条件で評価したときに、例えば、破断が観察されない。
試験条件
試験装置:タイプI
マンドレル:直径10mm、または、直径5mm
屈曲角度:90度以上
熱伝導性シート1の厚み:0.3mm
図4は、耐屈曲性試験のタイプIの試験装置(耐屈曲性試験前)の斜視図、図5は、耐屈曲性試験のタイプIの試験装置(耐屈曲性試験途中)の斜視図を示す。
試験装置:タイプI
マンドレル:直径10mm、または、直径5mm
屈曲角度:90度以上
熱伝導性シート1の厚み:0.3mm
図4は、耐屈曲性試験のタイプIの試験装置(耐屈曲性試験前)の斜視図、図5は、耐屈曲性試験のタイプIの試験装置(耐屈曲性試験途中)の斜視図を示す。
なお、タイプIの試験装置の斜視図を図4および図5に示し、以下に、タイプIの試験装置を説明する。
図4および図5において、タイプIの試験装置10は、第1平板11と、第1平板11と並列配置される第2平板12と、第1平板11および第2平板12を相対回動させるために設けられるマンドレル(回転軸)13とを備えている。
第1平板11は、略矩形平板状に形成されている。また、第1平板11の一端部(遊端部)には、ストッパ14が設けられている。ストッパ14は、第1平板11の表面に、第1平板11の一端部に沿って延びるように形成されている。
第2平板12は、略矩形平板状をなし、その1辺が、第1平板11の1辺(ストッパ14が設けられる一端部と反対側の他端部(基端部)の1辺)と隣接するように、配置されている。
マンドレル13は、互いに隣接する第1平板11および第2平板12の1辺に沿って延びるように形成されている。
このタイプIの試験装置10は、図4に示すように、耐屈曲性試験を開始する前には、第1平板11の表面と第2平板12の面とが面一とされる。
そして、耐屈曲性試験を実施するには、熱伝導性シート1を、第1平板11の表面と第2平板12の表面とに載置する。なお、熱伝導性シート1を、その1辺が、ストッパ14に当接するように載置する。
次いで、図5に示すように、第1平板11および第2平板12を、相対的に回動させる。具体的には、第1平板11の遊端部と第2平板12の遊端部とを、マンドレル13を中心として、所定の角度だけ、回動させる。詳しくは、第1平板11および第2平板12を、それらの遊端部の表面が近接(対向)するように、回動させる。
これによって、熱伝導性シート1は、第1平板11および第2平板12の回動に追従しながら、マンドレル13を中心に屈曲する。
好ましくは、熱伝導性シート1は、上記した試験条件において、直径5mmのマンドレル13を用いたときでも、破断が観察されない。
上記した直径5mmのマンドレル13を用いた耐屈曲性試験において熱伝導性シート1に破断が観察される場合には、熱伝導性シート1に優れた柔軟性を付与することができない場合がある。
なお、耐屈曲性試験には、Bステージ状態の熱伝導性シート1が用いられる。
また、この熱伝導性シート1は、JIS K 7171(2008年)に準拠する3点曲げ試験において、下記の試験条件で評価したときに、例えば、破断が観察されない。
試験条件
試験片:サイズ20mm×15mm
支点間距離:5mm
試験速度:20mm/分(圧子の押下速度)
曲げ角度:120度
評価方法:上記試験条件で試験したときの、試験片の中央部におけるクラックなどの破断の有無を目視にて観察する。
試験片:サイズ20mm×15mm
支点間距離:5mm
試験速度:20mm/分(圧子の押下速度)
曲げ角度:120度
評価方法:上記試験条件で試験したときの、試験片の中央部におけるクラックなどの破断の有無を目視にて観察する。
なお、3点曲げ試験には、半硬化状態の熱伝導性シート1が用いられる。
従って、この熱伝導性シート1は、上記した3点曲げ試験において破断が観察されないことから、段差追従性が優れている。なお、段差追従性とは、熱伝導性シート1を、段差のある設置対象に設けるときに、その段差に沿って密着するように追従する特性である。
なお、ポリマーマトリクスがエポキシ樹脂組成物を含有する場合には、貼着後、加熱により熱伝導性シート1を熱硬化させる(Cステージ状態とする)ことにより、放熱対象である半導体素子に接着される。
熱伝導性シート1を熱硬化させるには、例えば、40〜250℃、好ましくは、60〜200℃で、例えば、10秒間〜10日間、好ましくは、1分間〜7日間、さらに好ましくは、5分間〜3日間、熱伝導性シート1を加熱する。
そして、熱伝導性シート1の銅箔に対する90度剥離接着力は、例えば、2N/10mm以上、好ましくは、2.2N/10mm以上、さらに好ましくは、2.4N/10mm以上、とりわけ好ましくは、2.6N/10mm以上であり、通常、30N/10mm以下である。
熱伝導性シート1の銅箔に対する90度剥離接着力が上記範囲に満たないと、被着体に対する接着力が低下する場合がある。
熱伝導性シート1の銅箔に対する90度剥離接着力は、次のようにして測定する。
すなわち、まず、Bステージ状態の熱伝導性シート1を適当なサイズに切り出して、それを、銅箔の粗面に接触するように重ね合わせることにより、銅箔積層シートを作製する。
なお、銅箔は、粗面を厚み方向一方側に有し、平坦面を厚み方向他方側に有しており、粗面の表面粗さRz(JIS B0601−1994に準拠する十点平均粗さ)は、5〜20μmである。また、銅箔の厚みは、例えば、10〜200μm、具体的には、70μmである。
次いで、作製した銅箔積層シートを真空熱プレス機中に配置し、例えば、圧力20〜60MPaで、1〜10分間熱プレスする。続いて、圧力を保持した状態で、例えば、80〜180℃に昇温させて、1〜60分間保持する。これによって、熱伝導性シート1を、BステージからCステージへ反応を促進させる。
その後、銅箔積層シートを、例えば、80〜180℃の乾燥機に入れて、0.5〜24時間静置して、熱伝導性シートを銅箔に接着させる。
次いで、銅箔積層シートを短冊片に切り出し、この短冊片を引張試験機にセットし、続いて、熱伝導性シートを、銅箔に対して90度の角度で、速度10mm/分で、短冊片の長手方向に剥離したときの90度剥離接着力を測定する。
そして、この熱伝導性シート1は、面方向PDの熱伝導率が、4W/m・K以上であるので、面方向PDの熱伝導性に優れている。そのため、面方向PDの熱伝導性に優れる熱伝導性シート1として、種々の放熱用途に用いることができる。
また、この熱伝導性シート1は、ゴム成分を含有しているので、柔軟性に優れている。そのため、熱伝導性シート1を、半導体素子を被覆するように配置しても、割れなどの損傷を防止することができる。
また、この熱伝導性シート1は、引張試験における面方向PDの最大伸びが、101.7%以上であるので、柔軟性がより一層優れている。そのため、熱伝導性シート1を、半導体素子を被覆するように配置しても、割れなどの損傷を防止することができる。その結果、放熱対象を確実に被覆することができ、放熱対象が発生する熱を窒化ホウ素粒子2によって確実に伝導させることができる。
また、この熱伝導性シート1は、貯蔵剪断弾性率が、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において(特に、80℃において)、5.6×103〜2×105Paであるゴム含有シートを形成するゴム含有組成物に窒化ホウ素粒子を添加して得られる熱伝導性組成物から形成されている。そのため、電子部品が実装され、表面に凹凸がある実装基板に加熱接着する場合において、熱伝導性シートが適度な柔軟性をもって延びることができる。その結果、熱伝導性シートに割れの発生を低減させながら、その凹凸の表面に追従して熱伝導性シート1によって実装基板を被覆することができる。従って、実装基板と熱伝導性シートとの接触面積を大きくでき、実装基板が発生する熱を窒化ホウ素粒子によって、より効率的に伝導させることができる。
熱伝導性シート1が貼着される放熱対象としては、電子部品、それが基板に実装された実装基板などが挙げられる。
電子部品として、例えば、半導体素子(IC(集積回路)チップなど)、コンデンサ、コイル、抵抗器、発光ダイオードなどの電子素子が挙げられる。さらに、サイリスタ(整流器)、モータ部品、インバーター、送電用部品など、パワーエレクトロニクスに採用される電子部品なども挙げられる。基板としては、例えば、ガラスエポキシ基板、ガラス基板、PET基板、テフロン基板、セラミックス基板、ポリイミド基板などが挙げられる。
また、放熱対象として、例えば、LED放熱基板、電池用放熱材を挙げることもできる。
また、熱伝導性シート1は、例えば、電子部品を実装するための基板として用いることもできる。
熱伝導性シート1は、厚み方向の一方面または両面に、粘着剤層および/または離型フィルムなどを積層することもできる。
放熱対象の表面の凹凸の段差(例えば、電子部品の高さ)は、例えば、10μm以上、好ましくは、50μm以上、より好ましくは、100μm以上、さらに好ましくは、200μm以上であり、また、例えば、10mm以下、好ましくは、5mm以下、より好ましくは、2mm以下、さらに好ましくは、1mm以下である。
例えば、高さが200〜900μmの電子部品が実装された実装基板を被覆する場合、好ましくは、例えば、厚み100μm以上(好ましくは、150μm以上、さらに好ましくは、200μ以上であり、また、例えば、1000μm以下)の熱伝導性シートを用いて、被覆する。この範囲とすることにより、熱伝導性シートを実装基板に被覆するときに、熱伝導性シートの割れの発生を低減できる。
なお、上記した実施形態では、必要に応じて、エネルギー線の照射を、熱プレスの後に実施しているが、その時期は特に限定されず、例えば、熱プレスの前に実施することもできる。
図3は、本発明の熱伝導性シートの他の実施形態の製造方法を説明するための工程図であって、図3(a)は、プレスシートを複数個に分割する工程、図3(b)は、分割シートを積層する工程を示す。
上記した図2の実施形態では、熱伝導性組成物を1回熱プレスして、熱伝導性シート1を得ているが、例えば、図2、図3(a)および図3(b)で示すように、熱プレスを複数回実施することもできる。
具体的には、図2で示すように、まず、熱伝導性組成物を1回熱プレスして得られた熱伝導性シート1をプレスシート1Aとし、続いて、図3(a)に示すように、複数個(例えば、4個)に分割して、分割シート1Bを得る(分割工程)。プレスシート1Aの分割では、厚み方向に投影したときに複数個に分断されるように、プレスシート1Aをその厚み方向に沿って切断する。
次いで、図3(b)に示すように、各分割シート1Bを、厚み方向に積層して、積層シート1Cを得る(積層工程)。
その後、図2に示すように、積層シート1Cを、熱プレス(好ましくは、真空熱プレス)する(熱プレス工程)。熱プレスの条件は、上記した熱伝導性組成物の熱プレスの条件と同様である。
その後、上記した分割工程(図3(a))、積層工程(図3(b))および熱プレス工程(図2)の一連の工程を、繰り返し実施する。繰返回数は、特に限定されず、窒化ホウ素粒子の分散状態に応じて適宜設定することができ、例えば、10回以下、好ましくは、1〜10回、より好ましくは、1〜7回、さらに好ましくは、2〜7回である。
この方法によれば、熱伝導性シート1において窒化ホウ素粒子2をポリマーマトリクス3中に面方向PDに効率的に配向させることができる。
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。
実施例1および2
表1の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスを配合して攪拌し、固形分の混合物(熱伝導性組成物)を調製した。
表1の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスを配合して攪拌し、固形分の混合物(熱伝導性組成物)を調製した。
次いで、得られた混合物を粉砕機で10秒間破砕し、微細化した混合物粉末(熱伝導性組成物粉末)を得た。
次いで、得られた混合物粉末を真空加熱プレス機にセットした。
具体的には、まず、真空加熱プレス機の熱板の上に、表面がシリコーン処理された離型フィルムを配置し、その離型フィルムの上に混合物粉末1gを盛った。次いで、離型フィルムの上に、厚み200μmの真鍮製のスペーサーを、混合物粉末を囲むように、枠状に配置した。次いで、そのスペーサーおよび混合物粉末の上に、表面がシリコーン処理された離型フィルムを配置した。これによって、混合物粉末を2つの離型フィルムの間に厚み方向で挟み込んで、真空加熱プレス機にセットした。
次いで、10Paの真空雰囲気下、60MPaで、15分間、80℃で熱プレスすることにより、厚み200μmの熱伝導性シートを得た(図2参照)。
次いで、熱プレスした熱伝導性シートに、3,000mJ/cm2の線量で紫外線を照射した。
これによって、Bステージ状態の熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、ゴム弾性を有していた。
次いで、Bステージ状態の熱伝導性シートを150℃の乾燥機に入れて、60分間加熱することにより、熱硬化させた。これによって、Cステージ状態の熱伝導性シートを得た。
実施例3〜10、14〜21、24〜26、29〜32および37〜57ならびに比較例1〜9
表1〜10の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更し、熱プレスした熱伝導性シートに紫外線を照射しなかった以外は、実施例1および2と同様の方法により、Bステージ状態の熱伝導性シートを得た。
表1〜10の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更し、熱プレスした熱伝導性シートに紫外線を照射しなかった以外は、実施例1および2と同様の方法により、Bステージ状態の熱伝導性シートを得た。
次いで、Bステージ状態の熱伝導性シートを150℃の乾燥機に入れて、60分間加熱することにより、熱硬化させた。これによって、Cステージ状態の熱伝導性シートを得た。
実施例11〜13、22、23、27、28および33〜36
表2、表4、表5および表6の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更し、熱プレスした熱伝導性シートに紫外線を照射しなかった以外は、実施例1および2と同様の方法により、熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、ゴム弾性を有していた。
表2、表4、表5および表6の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更し、熱プレスした熱伝導性シートに紫外線を照射しなかった以外は、実施例1および2と同様の方法により、熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、ゴム弾性を有していた。
次いで、熱伝導性シートを150℃の乾燥機に入れて、60分間加熱した。
実施例58〜61
表11の配合処方に準拠し、各成分を混合し、撹拌し、続いて、真空乾燥することにより、混合物を得た。
表11の配合処方に準拠し、各成分を混合し、撹拌し、続いて、真空乾燥することにより、混合物を得た。
2本のロールにて用意し、ロール間に片面が処理されたセパレータを設置し、ロールの回転速度を1.0rpmに調整して、上記で得られた混合物を2本のロールにて、圧延することにより、プレシートを得た。
次いで、得られたプレシートを加熱プレス機にて、10Paの真空雰囲気下、60MPa、70℃で10分間プレシートを熱プレスすることにより、実施例58〜61の熱伝導性シートを得た。得られた熱伝導性シートは、Bステージ状態であり、ゴム弾性を有していた。熱伝導性シートの厚みは、実施例58では266μm、実施例59では269μm、実施例60では273μm、実施例61では309μmであった。
実施例62〜63
表11の配合処方に準拠し、各成分を混合し、撹拌し、続いて、真空乾燥することにより、混合物を得た。
表11の配合処方に準拠し、各成分を混合し、撹拌し、続いて、真空乾燥することにより、混合物を得た。
次いで、得られた混合物を加熱プレス機にて、10Paの真空雰囲気下、60MPa、70℃で15分間プレシートを熱プレスすることにより、実施例62〜63の熱伝導性シートを得た。得られた熱伝導性シートは、Bステージ状態であり、ゴム弾性を有していた。熱伝導性シートの厚みは、実施例62では289μm、実施例63では355μmであった。
実施例64
表12の配合処方に準拠して、まずエポキシ樹脂およびゴム成分を配合した。これに、MEKを添加して、超音波洗浄機で溶解させた。次いで、表12の配合処方に準拠して、さらに硬化剤および窒化ホウ素粒子を添加することにより、固形分70質量%の混合物(熱伝導性組成物)を得た。
表12の配合処方に準拠して、まずエポキシ樹脂およびゴム成分を配合した。これに、MEKを添加して、超音波洗浄機で溶解させた。次いで、表12の配合処方に準拠して、さらに硬化剤および窒化ホウ素粒子を添加することにより、固形分70質量%の混合物(熱伝導性組成物)を得た。
次いで、塗工台に離型フィルムを載せ、所定の間隔を開けて厚み800μmのスペーサを離型フィルムの両端に設置し、スペーサの上面にマスキングテープを貼り、スペーサと塗工台とを固定した。次に、混合物にMEKを添加して混合物の粘度を調節し、離型フィルムの上に、粘度調節された混合物をアプリケータにて塗布した。塗布後、乾燥機に入れ、70℃で10分間加熱した後、再度、乾燥機に入れ、80℃で10分間加熱し、厚み480μmの熱伝導性シートを得た。
次いで、得られた熱伝導性シートを10cm×10cmに切り出した。SUS板の上に載置されている離型フィルムの上に、所定の間隔を開けて厚み200μmのスペーサを設置した。切り出した熱伝導性シートをその離型フィルムの上に載せ、次いで、その熱伝導性シートの上に、さらに別の離型フィルムおよびSUS板を順次載せて、熱伝導性シートを1対の離型フィルムおよびSUS板で挟み込んだ。
その後、この熱伝導性シートを、80℃に設定した真空プレス機に入れ、5分間真空引きした後、60MPa、10分間プレスした後、室温になるまで放置した。
これにより、厚さ220μmの熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、Bステージ状態であり、ゴム弾性を有していた。
実施例65
表12の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更した以外は、実施例64と同様にして、実施例65の、厚さ210μmの熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、Bステージ状態であり、ゴム弾性を有していた。
表12の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更した以外は、実施例64と同様にして、実施例65の、厚さ210μmの熱伝導性シートを得た。なお、得られた熱伝導性シートは、Bステージ状態であり、ゴム弾性を有していた。
比較例10
表12の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更した以外は、実施例64と同様にして、厚さ230μmの熱伝導性シートを得た。
表12の配合処方に準拠して、窒化ホウ素粒子およびポリマーマトリクスの配合量を変更した以外は、実施例64と同様にして、厚さ230μmの熱伝導性シートを得た。
(評価)
(1)熱伝導率
作製した熱伝導性シート(エポキシ基を含有した混合物(および実施例23)に関しては、Bステージ状態)(実施例11〜13、22、27、28および33〜36については、80℃で加熱後)について、熱伝導率を測定した。
(1)熱伝導率
作製した熱伝導性シート(エポキシ基を含有した混合物(および実施例23)に関しては、Bステージ状態)(実施例11〜13、22、27、28および33〜36については、80℃で加熱後)について、熱伝導率を測定した。
すなわち、厚み方向(TD)における熱伝導率、および面方向(SD)における熱伝導率を、キセノンフラッシュアナライザー「LFA−447型」(NETZSCH社製)を用いるパルス加熱法により測定した。
A. 厚み方向の熱伝導率(TC1)
各実施例および各比較例において得られた熱伝導性シートを、1cm×1cmの正方形に切り出して切片を得、切片の表面(厚み方向一方面)にカーボンスプレー(カーボンのアルコール分散溶液)を塗布して乾燥し、かかる部分を受光部とし、裏面(厚み方向他方面)にカーボンスプレーを塗布して、これを検出部とした。
A. 厚み方向の熱伝導率(TC1)
各実施例および各比較例において得られた熱伝導性シートを、1cm×1cmの正方形に切り出して切片を得、切片の表面(厚み方向一方面)にカーボンスプレー(カーボンのアルコール分散溶液)を塗布して乾燥し、かかる部分を受光部とし、裏面(厚み方向他方面)にカーボンスプレーを塗布して、これを検出部とした。
次いで、受光部に、キセノンフラッシュによりエネルギー線を照射して、検出部の温度を検出することによって、厚み方向の熱拡散率(D1)を測定した。得られた熱拡散率(D1)から、次式によって、熱伝導性シートの厚み方向の熱伝導率(TC1)を求めた。
TC1=D1×ρ×Cp
ρ : 熱伝導性シートの25℃における密度
Cp : 熱伝導性シートの比熱(実質的に0.9)
B. 面方向の熱伝導率(TC2)
各実施例および各比較例において得られた熱伝導性シートを、直径2.5cmの円形に切り出して、得た切片にマスクをした後、カーボンスプレーを塗布して乾燥し、かかる部分を受光部とした。また、裏面も同様にマスクをした後、(厚み方向他方面)にカーボンスプレーを塗布して乾燥し、かかる部分を検出部とした。
ρ : 熱伝導性シートの25℃における密度
Cp : 熱伝導性シートの比熱(実質的に0.9)
B. 面方向の熱伝導率(TC2)
各実施例および各比較例において得られた熱伝導性シートを、直径2.5cmの円形に切り出して、得た切片にマスクをした後、カーボンスプレーを塗布して乾燥し、かかる部分を受光部とした。また、裏面も同様にマスクをした後、(厚み方向他方面)にカーボンスプレーを塗布して乾燥し、かかる部分を検出部とした。
次いで、受光部に、キセノンフラッシュによりエネルギー線を照射して、検出部の温度を検出することによって、面方向の熱拡散率(D2)を測定した。得られた熱拡散率(D2)から、次式によって、熱伝導性シートの面方向の熱伝導率(TC2)を求めた。
TC2=D2×ρ×Cp
ρ : 熱伝導性シートの25℃における密度
Cp : 熱伝導性シートの比熱(実質的に0.9)
その結果を表1〜表12に示す。
(2)引張試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ基を含有した混合物(および実施例23)に関しては、Bステージ状態)(実施例11〜13、22、27、28および33〜36については、80℃で加熱後)を、1×4cmの短冊片に切り出し、この短冊片を引張試験機にセットした。続いて、短冊片を速度5mm/分で、短冊片の長手方向に引っ張ったときの引張弾性率N/mm2、最大伸びA%および破断時伸びC%をそれぞれ測定し、実測値として得た。
ρ : 熱伝導性シートの25℃における密度
Cp : 熱伝導性シートの比熱(実質的に0.9)
その結果を表1〜表12に示す。
(2)引張試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ基を含有した混合物(および実施例23)に関しては、Bステージ状態)(実施例11〜13、22、27、28および33〜36については、80℃で加熱後)を、1×4cmの短冊片に切り出し、この短冊片を引張試験機にセットした。続いて、短冊片を速度5mm/分で、短冊片の長手方向に引っ張ったときの引張弾性率N/mm2、最大伸びA%および破断時伸びC%をそれぞれ測定し、実測値として得た。
その結果を、表1〜表12に示す。
また、任意の窒化ホウ素粒子2の体積割合X%における熱伝導性シートにおけるポリマーマトリクスの最大伸びZ%は、下記式(1)および(2)から推算値として簡易的に推算した。
Y(%)=M(%)×eX×k (1)
Z(%)=Y(%)+100(%) (2)
k:定数
M:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合が0%のときの熱伝導性シートの面方向の最大伸び分(%)
X:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合(%)
Y:熱伝導性シートの面方向の最大伸び分(%)
Z:計算から求まる、熱伝導性シートの面方向の最大伸び(推算値)(%)
定数kは、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シートの面方向の最大伸びA(%)を、熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得た。
Z(%)=Y(%)+100(%) (2)
k:定数
M:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合が0%のときの熱伝導性シートの面方向の最大伸び分(%)
X:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合(%)
Y:熱伝導性シートの面方向の最大伸び分(%)
Z:計算から求まる、熱伝導性シートの面方向の最大伸び(推算値)(%)
定数kは、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シートの面方向の最大伸びA(%)を、熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得た。
その結果を、表8〜表10に示す。
実施例42〜44および比較例6について、上記プロットをし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線およびその傾きを、図6に示す。
また、任意の窒化ホウ素粒子2の体積割合X%における熱伝導性シートにおけるポリマーマトリクスの破断時伸びW%は、下記式(3)および(4)から推算値として簡易的に推算した。
V(%)=N(%)×eX×l (3)
W(%)=V(%)+100(%) (4)
l:定数
N:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合が0%のときの熱伝導性シートの面方向の破断時伸び分(%)
X:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合(%)
V:熱伝導性シートの面方向の破断時伸び分(%)
W:計算から求まる、熱伝導性シートの面方向の破断時伸び(推算値)(%)
定数lは、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シートの面方向の破断時伸びC(%)を、熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得た。
W(%)=V(%)+100(%) (4)
l:定数
N:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合が0%のときの熱伝導性シートの面方向の破断時伸び分(%)
X:熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合(%)
V:熱伝導性シートの面方向の破断時伸び分(%)
W:計算から求まる、熱伝導性シートの面方向の破断時伸び(推算値)(%)
定数lは、上記した引張試験により得られた、熱伝導性シートの面方向の破断時伸びC(%)を、熱伝導性シートに占める窒化ホウ素粒子の体積割合X(%)に対してプロットし、プロットした点から最小二乗法で算出した直線の傾きとして得た。
その結果を、表8〜表10に示す。
(3)耐屈曲性(柔軟性)試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ樹脂を含有した混合物に関しては、Bステージ状態の熱伝導性シート)について、JIS K 5600−5−1耐屈曲性(円筒形マンドレル法)に準拠する耐屈曲性試験を実施した。
(3)耐屈曲性(柔軟性)試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ樹脂を含有した混合物に関しては、Bステージ状態の熱伝導性シート)について、JIS K 5600−5−1耐屈曲性(円筒形マンドレル法)に準拠する耐屈曲性試験を実施した。
具体的には、下記の試験条件にて、各熱伝導性シートの耐屈曲性(柔軟性)を評価した。
試験条件
試験装置:タイプI
マンドレル:直径10mm、または、直径5mm
そして、Bステージ状態の各熱伝導性シートを、0度を超過し、180度以下の屈曲角度で屈曲させ、熱伝導性シートに破断(損傷)を生ずる試験装置のマンドレルの直径から、以下のように評価した。
試験装置:タイプI
マンドレル:直径10mm、または、直径5mm
そして、Bステージ状態の各熱伝導性シートを、0度を超過し、180度以下の屈曲角度で屈曲させ、熱伝導性シートに破断(損傷)を生ずる試験装置のマンドレルの直径から、以下のように評価した。
その結果を、表1〜表12に示す。
◎:直径5mmのマンドレルで屈曲しても、破断を生じなかった。
○:直径10mmのマンドレルで屈曲しても破断は生じないが、直径5mmのマンドレルで屈曲すると、破断を生じた。
×:直径10mmのマンドレルで屈曲すると、破断を生じた。
(4)段差追従性(3点曲げ)試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ樹脂を含有した混合物に関しては、Bステージ状態の熱伝導性シート)について、下記試験条件における3点曲げ試験を、JIS K7171(2008年)に準拠して、実施することにより、段差追従性を下記の評価基準に従って評価した。
(4)段差追従性(3点曲げ)試験
作製した熱伝導性シート(エポキシ樹脂を含有した混合物に関しては、Bステージ状態の熱伝導性シート)について、下記試験条件における3点曲げ試験を、JIS K7171(2008年)に準拠して、実施することにより、段差追従性を下記の評価基準に従って評価した。
その結果を表1〜表12に示す。
試験条件
試験片:サイズ20mm×15mm
支点間距離:5mm
試験速度:20mm/min(圧子の押下速度)
曲げ角度:120度
(評価基準)
◎:破断が観察されなかった。
試験片:サイズ20mm×15mm
支点間距離:5mm
試験速度:20mm/min(圧子の押下速度)
曲げ角度:120度
(評価基準)
◎:破断が観察されなかった。
×:破断が観察された。
(5)90度剥離接着力試験
各実施例および各比較例の混合物粉末1gを、2つの離型フィルムで挟み込んで、真空加熱プレス機にセットした。なお、離型フィルムは、一方は表面がシリコーン処理されており、シリコーン処理された面で混合物粉末を挟み込んでセットした。
(5)90度剥離接着力試験
各実施例および各比較例の混合物粉末1gを、2つの離型フィルムで挟み込んで、真空加熱プレス機にセットした。なお、離型フィルムは、一方は表面がシリコーン処理されており、シリコーン処理された面で混合物粉末を挟み込んでセットした。
次いで、10Paの真空雰囲気下、60MPaで、10分間、80℃で熱プレスして、混合物粉末を圧延した。
次いで、両面の離型フィルムを熱伝導性シートの表面から引き剥がし、熱伝導性シートの表面を、表面粗さRz:12μm、厚み70μmの銅箔(GTS−MP、古河電工社製)の粗面(JIS B0601(1994年)に準拠)に接触するように重ね合わせることにより、銅箔で挟んだ銅箔積層シートを作製した。作製した銅箔積層シートを真空加熱プレス機にセットした。
次いで、30MPaで、9分間、150℃に昇温してプレスして、熱伝導性シートを圧延密着させつつ、さらに30MPaで10分間保持することで、熱伝導性シートを、BステージからCステージへ反応を促進させた。(実施例11〜13、22、27、28、および33〜36については、エポキシ基を含有せず、エポキシ基由来の反応性は無かった。また、実施例23はBステージのままであった。)その後、熱伝導性シートを真空加熱プレス機から取り出し、150℃の乾燥機に入れて1時間静置し、熱伝導性シートを銅箔に接着させた。
次いで、得られた熱伝導性シートを1×4cmの短冊片に切り出し、この短冊片を引張試験機にセットした。続いて、短冊片を、銅箔に対して90度の角度で、速度10mm/分で、短冊片の長手方向に剥離したときの90度剥離接着力をそれぞれ測定した。
その結果を表1〜表12に示す。
(6)凹凸追従性試験(実装基板)
図7が参照されるように、基板20(ガラスエポキシ基板、Top Line社製)に下記の電子部品21(電子部品a〜e)が実装された模擬実装基板22を用意した。
その結果を表1〜表12に示す。
(6)凹凸追従性試験(実装基板)
図7が参照されるように、基板20(ガラスエポキシ基板、Top Line社製)に下記の電子部品21(電子部品a〜e)が実装された模擬実装基板22を用意した。
電子部品a:縦7mm、横7mm、高さ900μm
電子部品b:縦1.8mm、横3.3mm、高さ300μm
電子部品c:縦0.15mm、横0.15mm、高さ200μm
電子部品d:縦3mm、横3mm、高さ700μm
電子部品e:縦5mm、横5mm、高さ800μm
なお、電子部品bは、抵抗器(縦0.5m、横1.0mm)が直列に3個並んだ直列回路が並列に3列並んだチェイン回路(抵抗器合計9個、各抵抗器の間隔0.15mm)である。また、電子部品dは、小型電子部品が4個互いに間隔を隔てて配列された部品である。
電子部品b:縦1.8mm、横3.3mm、高さ300μm
電子部品c:縦0.15mm、横0.15mm、高さ200μm
電子部品d:縦3mm、横3mm、高さ700μm
電子部品e:縦5mm、横5mm、高さ800μm
なお、電子部品bは、抵抗器(縦0.5m、横1.0mm)が直列に3個並んだ直列回路が並列に3列並んだチェイン回路(抵抗器合計9個、各抵抗器の間隔0.15mm)である。また、電子部品dは、小型電子部品が4個互いに間隔を隔てて配列された部品である。
図8が参照されるように、内部の温度が70℃である乾燥機内に、有底円筒形状の下金型23および上金型24(底面の面積12.56cm2)を入れ、しばらく放置した。その後、厚み5mmのスポンジ25(シリコーンゴムスポンジシート、オーヨー社製)を金型23の内底面に設置し、しばらく放置して、下金型23、上金型24およびスポンジ25を70℃に加熱した。さらに、70℃のホットプレートまたは恒温槽内の底面に、剥離紙を配置し、その上に各実施例および各比較例の熱伝導性シート1を配置し、30秒間接触させることにより、70℃に加熱した。次いで、そのスポンジ25の上に、各実施例または各比較例の熱伝導性シート1(2cm×2cmに切断)を設置し、その熱伝導性シート1の上に、電子部品21が下面となるように(すなわち、電子部品21が熱伝導性シート1と接触するように)実装基板22を設置した。その後、その実装基板22の上に、加熱された上金型24と、2〜4kgとなる重りを上金型24の上に静置した。1〜5分後に、これらを乾燥機から取り出して、重りおよび上金型24を取り除き、熱伝導性シート1が部品の凹凸に追従した実装基板22を下金型23から取り出した。
この実装基板22について、熱伝導性シート1が、実装基板22の部品aと部品bとの間(距離1.75mm)の基板表面に接触しており、かつ、熱伝導性シート1にクラックの発生が確認できなかった場合を○と評価し、熱伝導性シート1と実装基板22の部品aと部品bとの間の基板表面に接触していなかった場合、または、伝導性シート1と実装基板22の部品aと部品bとの間の基板表面に接触しているが、熱伝導性シート1にクラックの発生が確認できた場合を×と評価した。
(また、熱伝導性シート1に生じたクラックの数を測定した。なお、熱伝導性シート1のクラックの数は、1本の筋(クラック)ごとに数え、その縦筋および横筋が連続している場合はそれぞれ独立して数えた。すなわち、L字型のクラックの場合は2と数え、コの字型のクラックの場合は3と数えた。)
それらの結果を表12に示す。
(7)弾性率試験
表12の配合処方において、窒化ホウ素粒子以外の成分(すなわち、エポキシ樹脂、ゴム成分、および、硬化剤)を配合して、ゴム含有組成物を調製した後、このゴム含有組成物にさらにMEKを添加して、実施例64における弾性率測定用組成物(固形分30質量%)を調製した。
(また、熱伝導性シート1に生じたクラックの数を測定した。なお、熱伝導性シート1のクラックの数は、1本の筋(クラック)ごとに数え、その縦筋および横筋が連続している場合はそれぞれ独立して数えた。すなわち、L字型のクラックの場合は2と数え、コの字型のクラックの場合は3と数えた。)
それらの結果を表12に示す。
(7)弾性率試験
表12の配合処方において、窒化ホウ素粒子以外の成分(すなわち、エポキシ樹脂、ゴム成分、および、硬化剤)を配合して、ゴム含有組成物を調製した後、このゴム含有組成物にさらにMEKを添加して、実施例64における弾性率測定用組成物(固形分30質量%)を調製した。
実施例65についても同様にして、実施例65における弾性率測定用組成物(固形分30質量%)を調製した。
比較例10についても同様にして、比較例10における弾性率測定用組成物(固形分30質量%)を調製した(ただし、ゴム成分は含有していない)。
弾性率測定用組成物(ワニス)を離型フィルムAの上に滴下し、アプリケータを用いて塗布した。次に、この組成物が塗布された離型フィルムAを乾燥機内部に入れ、80℃で10分間乾燥させることにより、表面が乾燥した乾燥塗膜が形成されたシートを得た。さらに、乾燥塗膜の上に離型フィルムBをローラで押圧することにより、離型フィルムBを乾燥塗膜に貼り付けた。次いで、離型フィルムAを乾燥塗膜から剥がし、再度乾燥機内部に乾燥塗膜を入れ、80℃で10分間乾燥させ、乾燥塗膜シートを得た。
このシートを複数枚に切り取り、切り取ったシートの乾燥塗膜同士を重ね合わせ、次いで、真空プレス機と厚さ250μmのスペーサを用いて圧延することにより、厚さ250μmの乾燥塗膜が積層されたゴム含有シート(弾性率測定用シート)を得た。
各実施例および各比較例用の弾性率測定用シートのそれぞれを粘度・弾性率測定装置(レオメータ、商品名HAAKE Rheo Stress 600、英弘精機社製)内部に設置し、測定範囲20〜150℃、昇温速度2.0℃/minおよび周波数1Hzの条件にて、測定した。
このときの80℃における貯蔵剪断弾性率G´、損失剪断弾性率G´´および複素剪断粘性率η*の結果を表12に示す。
各表における各成分中の数値は、特段の記載がない場合には、g数を示す。
また、表中、各成分の略称について、以下にその詳細を記載する。
・PT−110:商品名、板状の窒化ホウ素粒子、平均粒子径(レーザー回折・散乱法)45μm、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製
・MGZ−3:商品名、水酸化マグネシウム、平均粒子径0.1μm、堺化学工業社製
・EXA−4850−1000:商品名「エピクロンEXA−4850−1000」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量310〜370g/eq.、常温液体、粘度(25℃)100,000mPa・s、DIC社製
・EXA−4850−150:商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量410〜470g/eq.、常温液体、粘度(25℃)15,000mPa・s、DIC社製
・EG−200:商品名「オグソールEG−200」、フルオレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量292g/eq.、常温半固形、大阪ガスケミカルズ社製
・YSLV−80XY:商品名、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量180〜210g/eq.、常温固形、融点75〜85℃、新日鐵化学社製
・EPPN:商品名「EPPN−501HY」、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、エポキシ当量163〜175g/eq.、常温固形、軟化点57〜63℃、日本化薬社製
・HP−7200:商品名「エピクロンHP−7200」、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、エポキシ当量254〜264g/eq.、常温固形、軟化点56〜66℃、DIC社製
・1002:商品名「JER1002」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量600〜700g/eq.、常温固形、軟化点78℃、三菱化学社製
・1256:商品名「JER1256」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量7500〜8500g/eq.、常温固形、軟化点85℃、三菱化学社製
・MEH−7800−S:商品名、フェノール・アラルキル樹脂、硬化剤、水酸基当量173〜177g/eq.、明和化成社製
・MEH−7800−SS:商品名、フェノール・アラルキル樹脂、硬化剤、水酸基当量173〜177g/eq.、明和化成社製
・2P4MHZ−PW:商品名「キュアゾール2P4MHZ−PW」、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、イミダゾール化合物、硬化剤、四国化成社製
・Sylgard 184:商品名、シリコーン樹脂、東レ・ダウコーニング社製
・Art-333MEK75%溶液:商品名「アートレジンUN−333」、アクリレート変性ウレタンゴム、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合75質量%、平均ビニル基数:2、ビニル基当量2500g/eq.、重量平均分子量5,000、根上工業社製
・Art-5507MEK70.6%溶液:商品名「アートレジンUN−5507」、アクリレート変性ウレタンゴム、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合70.6質量%、平均ビニル基数:2、ビニル基当量1100g/eq.、重量平均分子量17,000、根上工業社製
・XER−32C:商品名、カルボキシ変性NBR、JSR社製
・1072J:商品名「Nipol 1072J」、カルボキシ変性NBR、日本ゼオン社製
・DN631:商品名「Nipol DN631」、カルボキシ変性NBR、日本ゼオン社製
・SIBSTAR:商品名「SIBSTAR 072T」、スチレン・イソブチレン・スチレンブロック共重合体(SIBS)、カネカ社製
・BR−1220:商品名「Nipol BR−1220」、変性ポリブタジエンゴム、日本ゼオン社製
・PB3600:商品名「エポリード PB3600」、エポキシ変性ポリブタジエン、数平均分子量5900、ダイセル化学工業社製
・AT501:商品名「エポフレンド AT501」、エポキシ変性SBR、スチレン含量40質量%、ダイセル化学工業社製
・SG-P3MEK15%溶液:商品名「テイサンレジン SG−P3」、エポキシ変性したアクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合15質量%、重量平均分子量850,000、エポキシ当量210eq./g、理論ガラス転移温度12℃、ナガセケムテックス社製
・SG-280TEAトルエン/酢酸エチル15%溶液:商品名「テイサンレジン SG−280TEA」、溶媒:トルエン/酢酸エチル、ゴム組成物の含有割合15質量%、カルボキシ変性したアクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、重量平均分子量900,000、酸価30mgKOH/g、理論ガラス転移温度−29℃、ナガセケムテックス社製
・SG−80H MEK18%溶液:商品名「テイサンレジン SG-80H」、エポキシ変性したアクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合18質量%、重量平均分子量350,000、エポキシ当量0.07eq./kg、理論ガラス転移温度11℃、ナガセケムテックス社製
・LA2140e:商品名「クラリティ LA2140e」、メタクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸メチルブロック共重合体、クラレ社製
・LA2250:商品名「クラリティ LA2250」、メタクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸メチルブロック共重合体、クラレ社製
・AR31:商品名「Nipol AR31」、アクリルゴム、ガラス転移温度−15℃、分解温度300℃、ムーニー粘度40ML1+4(100℃)、比重1.10、日本ゼネオン社製
・イルガキュア907:商品名、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オン、α−アミノケトン系化合物、光重合開始剤、長瀬産業社製
・DETX−S:商品名「カヤキュアDETX−S」、2,4−ジメチルチオキサントン、チオキサントン化合物、光重合開始剤、長瀬産業社製
・AIBN:2,2’‐アゾビスイソブチロニトリル、アゾ化合物、熱重合開始剤
・DISPERBYK−2095:商品名、ポリアミノアマイド塩およびポリエステルの混合物、分散剤、ビックケミー・ジャパン社製
・PT−110:商品名、板状の窒化ホウ素粒子、平均粒子径(レーザー回折・散乱法)45μm、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製
・MGZ−3:商品名、水酸化マグネシウム、平均粒子径0.1μm、堺化学工業社製
・EXA−4850−1000:商品名「エピクロンEXA−4850−1000」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量310〜370g/eq.、常温液体、粘度(25℃)100,000mPa・s、DIC社製
・EXA−4850−150:商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量410〜470g/eq.、常温液体、粘度(25℃)15,000mPa・s、DIC社製
・EG−200:商品名「オグソールEG−200」、フルオレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量292g/eq.、常温半固形、大阪ガスケミカルズ社製
・YSLV−80XY:商品名、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量180〜210g/eq.、常温固形、融点75〜85℃、新日鐵化学社製
・EPPN:商品名「EPPN−501HY」、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、エポキシ当量163〜175g/eq.、常温固形、軟化点57〜63℃、日本化薬社製
・HP−7200:商品名「エピクロンHP−7200」、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、エポキシ当量254〜264g/eq.、常温固形、軟化点56〜66℃、DIC社製
・1002:商品名「JER1002」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量600〜700g/eq.、常温固形、軟化点78℃、三菱化学社製
・1256:商品名「JER1256」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量7500〜8500g/eq.、常温固形、軟化点85℃、三菱化学社製
・MEH−7800−S:商品名、フェノール・アラルキル樹脂、硬化剤、水酸基当量173〜177g/eq.、明和化成社製
・MEH−7800−SS:商品名、フェノール・アラルキル樹脂、硬化剤、水酸基当量173〜177g/eq.、明和化成社製
・2P4MHZ−PW:商品名「キュアゾール2P4MHZ−PW」、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、イミダゾール化合物、硬化剤、四国化成社製
・Sylgard 184:商品名、シリコーン樹脂、東レ・ダウコーニング社製
・Art-333MEK75%溶液:商品名「アートレジンUN−333」、アクリレート変性ウレタンゴム、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合75質量%、平均ビニル基数:2、ビニル基当量2500g/eq.、重量平均分子量5,000、根上工業社製
・Art-5507MEK70.6%溶液:商品名「アートレジンUN−5507」、アクリレート変性ウレタンゴム、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合70.6質量%、平均ビニル基数:2、ビニル基当量1100g/eq.、重量平均分子量17,000、根上工業社製
・XER−32C:商品名、カルボキシ変性NBR、JSR社製
・1072J:商品名「Nipol 1072J」、カルボキシ変性NBR、日本ゼオン社製
・DN631:商品名「Nipol DN631」、カルボキシ変性NBR、日本ゼオン社製
・SIBSTAR:商品名「SIBSTAR 072T」、スチレン・イソブチレン・スチレンブロック共重合体(SIBS)、カネカ社製
・BR−1220:商品名「Nipol BR−1220」、変性ポリブタジエンゴム、日本ゼオン社製
・PB3600:商品名「エポリード PB3600」、エポキシ変性ポリブタジエン、数平均分子量5900、ダイセル化学工業社製
・AT501:商品名「エポフレンド AT501」、エポキシ変性SBR、スチレン含量40質量%、ダイセル化学工業社製
・SG-P3MEK15%溶液:商品名「テイサンレジン SG−P3」、エポキシ変性したアクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合15質量%、重量平均分子量850,000、エポキシ当量210eq./g、理論ガラス転移温度12℃、ナガセケムテックス社製
・SG-280TEAトルエン/酢酸エチル15%溶液:商品名「テイサンレジン SG−280TEA」、溶媒:トルエン/酢酸エチル、ゴム組成物の含有割合15質量%、カルボキシ変性したアクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、重量平均分子量900,000、酸価30mgKOH/g、理論ガラス転移温度−29℃、ナガセケムテックス社製
・SG−80H MEK18%溶液:商品名「テイサンレジン SG-80H」、エポキシ変性したアクリル酸エチル−アクリル酸ブチル−アクリロニトリル共重合体、溶媒:メチルエチルケトン、ゴム組成物の含有割合18質量%、重量平均分子量350,000、エポキシ当量0.07eq./kg、理論ガラス転移温度11℃、ナガセケムテックス社製
・LA2140e:商品名「クラリティ LA2140e」、メタクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸メチルブロック共重合体、クラレ社製
・LA2250:商品名「クラリティ LA2250」、メタクリル酸メチル−アクリル酸n−ブチル−メタクリル酸メチルブロック共重合体、クラレ社製
・AR31:商品名「Nipol AR31」、アクリルゴム、ガラス転移温度−15℃、分解温度300℃、ムーニー粘度40ML1+4(100℃)、比重1.10、日本ゼネオン社製
・イルガキュア907:商品名、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オン、α−アミノケトン系化合物、光重合開始剤、長瀬産業社製
・DETX−S:商品名「カヤキュアDETX−S」、2,4−ジメチルチオキサントン、チオキサントン化合物、光重合開始剤、長瀬産業社製
・AIBN:2,2’‐アゾビスイソブチロニトリル、アゾ化合物、熱重合開始剤
・DISPERBYK−2095:商品名、ポリアミノアマイド塩およびポリエステルの混合物、分散剤、ビックケミー・ジャパン社製
1 熱伝導性シート
2 窒化ホウ素粒子
3 ポリマーマトリクス
TD 厚み方向
PD 面方向
2 窒化ホウ素粒子
3 ポリマーマトリクス
TD 厚み方向
PD 面方向
Claims (5)
- 板状の窒化ホウ素粒子、および、ゴム成分を含有する熱伝導性組成物から形成される熱伝導性シートであって、
前記熱伝導性シートにおける前記窒化ホウ素粒子の含有割合が、35体積%以上であり、
前記熱伝導性シートの厚み方向に対する直交方向の熱伝導率が、4W/m・K以上である
ことを特徴とする、熱伝導性シート。 - 引張試験における前記直交方向の最大伸びが、101.7%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の熱伝導性シート。
- 前記熱伝導性組成物から前記窒化ホウ素粒子を除いたゴム含有組成物から形成されるゴム含有シートを周波数1Hzおよび昇温速度2℃/minの条件で昇温させたときの貯蔵剪断弾性率が、20〜150℃の温度範囲の少なくともいずれかの温度において、5.6×103〜2×105Paであることを特徴とする、請求項1または2に記載の熱伝導性シート。
- 前記熱伝導性シートを銅箔に接着した後、前記銅箔に対して90度で速度10mm/分で剥離したときの90度剥離接着力が、2N/10mm以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
- 前記熱伝導性組成物がエポキシ樹脂組成物をさらに含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱伝導性シート。
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