JP2014239227A - 熱伝導シート、その製造方法及びこれを用いた放熱装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記板状窒化ホウ素粒子(A)が、前記組成物中に45〜75体積%の範囲で含有され、且つシートの厚み方向に対しその長軸方向で配向していることを特徴とする熱伝導シート。
平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)45〜75体積%と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含む組成物を調製する工程と、
前記組成物を用いて、前記板状窒化ホウ素粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程と、
を有する熱伝導シートの製造方法。
平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)45〜75体積%と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含む組成物を調製する工程と、
前記組成物を用いて、前記板状窒化ホウ素粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
前記一次シートを前記板状窒化ホウ素粒子の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程と、を有する熱伝導シートの製造方法。
本発明の熱伝導シートは組成物からなり、前記組成物が、平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含有し、
前記板状窒化ホウ素粒子(A)が、前記組成物中に45〜75体積%の範囲で含有され、且つシートの厚み方向に対しその長軸方向で配向していることを特徴とする。
(Aw/Ad)/((Aw/Ad)+(Bw/Bd)+(Cw/Cd)+・・・)×100
Aw:板状窒化ホウ素粒子(A)の質量組成(質量%)
Bw:有機高分子化合物(B)の質量組成(質量%)
Cw:その他の任意成分(C)の質量組成(質量%)
Ad:板状窒化ホウ素粒子(A)の比重(本発明においてAdは2.3で計算する。)
Bd:有機高分子化合物(B)の比重
Cd:その他の任意成分(C)の比重
本発明において「シートの厚み方向に対して長軸方向(a軸方向)で配向」とは、シート断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて任意の粒子50個について観察した際に、板状窒化ホウ素粒子の長軸方向(a軸方向)のシート表面に対する角度(90度以上となる場合は補角を採用する)の平均値が70度〜90度の範囲となる状態を意味する。本発明の熱伝導シートを構成する組成物に使用可能な板状窒化ホウ素粒子(A)は、配向に有利な形状(板状)を有する。板状窒化ホウ素粒子は、シートの厚みに対して板状窒化ホウ素粒子の長軸方向(a軸方向)で配向する。
上記の熱伝導シートの製造方法に関しても本発明の範囲内である。
(b)前記組成物を用いて、前記板状窒化ホウ素粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
(c1)前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
(d)前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程。
(c2)前記一次シートを前記板状窒化ホウ素粒子の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程とすることも可能である。
本発明は放熱装置も範囲内である。本発明の放熱装置は、発熱体と放熱体との間に本発明の熱伝導シートを介在させた構造を有する。
測定する熱伝導シートを1cm×1cmの大きさにカッターで切断し、その切断片を一方の面がトランジスタ(2SC2233)、他方の面がアルミニウム放熱ブロックに接するように配置し、試験サンプルを作製した。次いで、トランジスタを押し付けながら、試験サンプルに電流を通じ、トランジスタの温度(T1、単位℃)及び放熱ブロックの温度(T2、単位℃)を測定し、測定値及び印可電力(W、単位W)から、下式に沿って、熱抵抗(X、単位℃/W)を測定した。
(A)板状の窒化ホウ素粒子「PT−110(商品名)」(モーメンティブパフォーマンスマテリアルズジャパン合同会社製、平均粒径45μm)15.00g、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂「HTR−811DR(商品名)」(ナガセケムテックス製、アクリル酸ブチル/アクリル酸エチル/メタクリル酸2−ヒドロキシエチル共重合体、Mw:42万、Tg:−29.4℃)1.96g、及び(C)リン酸エステル系難燃剤「CR−741(商品名)」(大八化学製)1.40gを、120℃に加熱して混練することによって組成物を調製した。
原料を(A)板状の窒化ホウ素粒子13.08g(60体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂2.56g(22.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤1.99g(17.5体積%)の量で用いた以外は、実施例1と同様の条件により、実施例2の熱伝導シートを得た。
原料を(A)板状の窒化ホウ素粒子11.25g(50体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂3.24g(27.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤2.64g(22.5体積%)の量で用いた以外は、実施例1と同様の条件により、実施例3の熱伝導シートを得た。
原料を(A)板状の窒化ホウ素粒子10.86g(45体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂3.78g(30.0体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤3.15g(25.0体積%)の量で用いた以外は、実施例1と同様の条件により、実施例4の熱伝導シートを得た。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に、板状窒化ホウ素粒子「HP−1CAW(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径16μm)を用いた以外は、実施例3と同様の条件により、実施例5の熱伝導シートを得た。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に、板状窒化ホウ素粒子「HP−1CAW(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径16μm)を用いた以外は、実施例2と同様の条件により、実施例6の熱伝導シートを得た。
原料として、(A)板状の窒化ホウ素粒子10.49g(40体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂4.44g(32.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤3.76g(27.5体積%)の量で用いた以外は、実施例1と同様の条件により、比較例1の熱伝導シートを得た。
原料として、(A)板状の窒化ホウ素粒子7.83g(30体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂5.10g(37.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤4.42g(32.5体積%)の量で用いた以外は、実施例1と同様の条件により、比較例2の熱伝導シートを得た。
原料として、(A)板状の窒化ホウ素粒子15.35g(80体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂1.25g(12.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤0.75g(7.5体積%)の量で用いて、実施例1と同様な組成物を調製するために、120℃に加熱して混練したが、組成物は凝集性に乏しく、シート状にはならなかったため、比較例3の熱伝導シートを得ることが出来なかった。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に、「HP−1CAW(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径16μm)を用いた以外は、比較例2と同様の条件により、比較例4の熱伝導シートを得た。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に代えて、板状の窒化ホウ素粒子「HP−1(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径10μm)を用いて、実施例3と同様な組成物を調製するために、120℃に加熱して混練したが、組成物は凝集性に乏しく、シート状にはならなかったため、比較例5の熱伝導シートを得ることが出来なかった。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に代えて球状の窒化ホウ素粒子「FS−3(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径50μm)を用いて、実施例2と同様な組成物を調製するために、120℃に加熱して混練したが、組成物は凝集性に乏しく、シート状にはならなかったため、比較例6の熱伝導シートを得ることが出来なかった。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に代えて板状の窒化ホウ素粒子「HP−40(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径6.9μm)を用いて、実施例3と同様な組成物を調製するために、120℃に加熱して混練したが、組成物は凝集性に乏しく、シート状にはならなかったため、比較例7の熱伝導シートを得ることが出来なかった。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に代えて板状の窒化ホウ素粒子「HP−40(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒径6.9μm)を用いて、比較例1と同様の条件により、比較例4の熱伝導シートを得た。
原料の(A)板状の窒化ホウ素粒子に、板状窒化ホウ素粒子「HP−1CAW(商品名)」(水島合金鉄製、平均粒子径16μm)を用い、(A)板状の窒化ホウ素粒子粉末15.35g(80体積%)、(B)アクリル酸エステル共重合樹脂1.25g(12.5体積%)、及び(C)リン酸エステル系難燃剤0.75g(7.5体積%)の量で用いて、実施例1と同様な組成物を調製するために、120℃に加熱して混練したが、組成物は凝集性に乏しく、シート状にはならなかったため、比較例9の熱伝導シートを得ることが出来なかった。
Claims (10)
- 組成物からなる熱伝導シートにおいて、前記組成物が、平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含有し、
前記板状窒化ホウ素粒子(A)が、前記組成物中に45〜75体積%の範囲で含有され、且つシートの厚み方向に対しその長軸方向で配向していることを特徴とする熱伝導シート。 - 前記有機高分子化合物(B)が、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物であることを特徴とする請求項1に記載の熱伝導シート。
- さらに、難燃剤(C)を組成物の5〜50体積%の範囲で含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の熱伝導シート。
- 前記難燃剤(C)がリン酸エステル系難燃剤であることを特徴とする請求項3に記載の熱伝導シート。
- 板状窒化ホウ素粒子がシートの厚み方向に対しその長軸方向で配向している熱伝導シートの製造方法であって、
平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)45〜75体積%と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含む組成物を調製する工程と、
前記組成物を用いて、前記板状窒化ホウ素粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
前記一次シートを積層して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程と、
を有する熱伝導シートの製造方法。 - 板状窒化ホウ素粒子がシートの厚み方向に対しその長軸方向で配向している熱伝導シートの製造方法であって、
平均粒径10μm超60μm以下の板状窒化ホウ素粒子(A)45〜75体積%と、50℃以下のガラス転移温度(Tg)を有する有機高分子化合物(B)と、を含む組成物を調製する工程と、
前記組成物を用いて、前記板状窒化ホウ素粒子が主たる面に対してほぼ平行な方向に配向した一次シートを形成する工程と、
前記一次シートを前記板状窒化ホウ素粒子の配向方向を軸にして捲回して多層構造を有する成形体を形成する工程と、
前記成形体をその主面から出る法線に対して0度〜30度の角度でスライスする工程と、
を有する熱伝導シートの製造方法。 - 前記一次シートを形成する工程が、圧延、プレス、押出及び塗工からなる群から選択される少なくとも1つの成形方法を用いて実施されることを特徴とする請求項5又は6に記載の熱伝導シートの製造方法。
- 前記一次シートを形成する工程が、少なくとも圧延又はプレスのいずれかの成形方法を用いて実施されることを特徴とする請求項6に記載の熱伝導シートの製造方法。
- 前記スライスする工程が、有機高分子化合物(B)のTg+50℃(ガラス転移温度よりも50℃高い温度)〜Tg−20℃(ガラス転移温度よりも20℃低い温度)の温度範囲で実施されることを特徴とする請求項5〜8のいずれか一項に記載の熱伝導シートの製造方法。
- 発熱体と放熱体との間に請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱伝導シートを介在させた構造を有することを特徴とする放熱装置。
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