JP2018016710A - 熱圧着用熱伝導性複合シート及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートであって、この複合シートのシート全体の厚さが100〜400μmであり、シリコーンゴム層/耐熱性樹脂フィルムで表される厚さ比が2〜10であり、前記耐熱性樹脂フィルムの厚さが20〜50μm、かつ前記耐熱性樹脂フィルムのASTM D−882測定法に基づく引張弾性率が4〜20GPaである熱圧着用熱伝導性複合シート。
[2].前記シリコーンゴム層が、
(A)下記平均組成式(I)で示される、平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン:100質量部、
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基であり、かつ1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基である。aは1.95〜2.05の正数である。)
(B)シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラック及び金属ケイ素から選らばれる1種以上の充填剤:10〜1,000質量部、
(C−1)白金系触媒:有効量、
(C−2)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜20質量部
を含有するシリコーンゴム組成物の硬化物である[1]記載の熱圧着用熱伝導性複合シート。
[3].前記耐熱性樹脂フィルムが、芳香族ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から選ばれる少なくとも1種からなり、かつ前記耐熱性樹脂フィルムの表面が、物理的処理又は化学的処理によって表面処理されている[1]又は[2]記載の熱圧着用熱伝導性複合シート。
[4].耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法であって、2本ロール又はカレンダーロール成形機により、シート状に成形したシリコーンゴム組成物を、直接耐熱性樹脂フィルムの上に積層させることで複合シートとして一体化させる工程、この一体化した複合シートを外部から張力をかけずに100〜160℃に加熱硬化させる工程を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の熱圧着用熱伝導性複合シートを製造する方法。
[5].耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法であって、耐熱性樹脂フィルム上に、溶剤で希釈した前記シリコーンゴム組成物希釈液を、溶剤が揮発した時の厚さが50〜380μmになるようにコーティングする工程、コーティング物を外部から張力をかけずに100〜160℃に加熱硬化させる工程を含む、[1]〜[3]のいずれかに記載の熱圧着用熱伝導性複合シートを製造する方法。
[6].前記シリコーンゴム組成物を希釈する溶剤がトルエン又はキシレンであり、その希釈量が、前記シリコーンゴム組成物を100質量部とした時に30〜500質量部であり、希釈液の粘度が25℃において3〜50Pa・sである[5]記載の熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法。
本発明の熱圧着用熱伝導性複合シートは、耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートであって、この複合シートのシート全体の厚さが100〜400μmであり、シリコーンゴム層/耐熱性樹脂フィルムで表される厚さ比が2〜10であり、前記耐熱性樹脂フィルムの厚さが20〜50μm、かつASTM D−882測定法に基づく引張弾性率が4〜20GPaである熱圧着用熱伝導性複合シートである。
複合シート全体の厚さは100〜400μmの範囲であり、100〜300μmが好ましい。複合シート全体の厚さが400μmを超えると、カール抑制力が弱く、熱伝導性も不十分となる。幅は特に限定されないが、400〜1,200mmの範囲が好ましく、500〜1,100mmの範囲がより好ましい。
耐熱性樹脂フィルムは、本発明の複合シートが、300℃付近或いはそれ以上の温度で使用されるため、高温において機械的強度及び離型性等に優れている必要がある。従って、耐熱性樹脂としては、ガラス転移点が200℃以上である、芳香族ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド(特に芳香族ポリアミド)、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート等の樹脂フィルム、融点が300℃以上のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)又はテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等のフッ素樹脂フィルム等が利用できる。
耐熱性樹脂フィルムに積層するシリコーン層は、
(A)下記平均組成式(I)で示される、平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン:100質量部、
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基であり、かつ1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基である。aは1.95〜2.05の正数である。)
(B)シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラック及び金属ケイ素から選らばれる1種以上の充填剤:10〜1,000質量部、
(C−1)白金系触媒:有効量、
(C−2)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜20質量部
を含有するシリコーンゴム組成物の硬化物であることが好ましい。
本発明におけるオルガノポリシロキサンとしては、平均重合度100以上のビニル基を2個以上有するジオルガノポリシロキサンが好ましく、平均組成式(I)において、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基を表し、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロへキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基或いはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子等で置換されたハロゲン化炭化水素基等が例示される。R1の0.001〜5モル%、特に0.01〜1モル%がアルケニル基であることが好ましい。
複合シートの成形方法によって、成形しやすい厚さの範囲がある。成形方法には、(1)硬化剤までを配合したシリコーンゴム組成物を2本ロール、カレンダー又は押出し機で所定の厚さに分出ししてから加熱硬化させる方法、(2)液状のシリコーンゴム組成物又はトルエン、キシレン等の有機溶剤に溶解して液状化したシリコーンゴム組成物を、キャリアフィルム上にコーティングしてから硬化させる方法等が挙げられる。
ジメチルシロキサン単位((CH3)2SiO2/2)99.825モル%、メチルビニルシロキサン単位((CH2=CH)(CH3)SiO2/2)0.15モル%、ジメチルビニルシロキシ単位((CH2=CH)(CH3)SiO1/2)0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサン、及びジメチルシロキサン単位((CH3)2SiO2/2)99.675モル%、メチルビニルシロキサン単位((CH2=CH)(CH3)SiO2/2)0.30モル%、ジメチルビニルシロキシ単位((CH2=CH)(CH3)SiO1/2)0.025モル%からなり、平均重合度が約6,000であるオルガノポリシロキサンをブレンドして、ビニル基含有量が0.205〜0.215モル%の範囲に調整したオルガノポリシロキサン100質量部、シリカ(クリスタライト:商品名VXS、(株)龍森製)160質量部、カーボンブラック(デンカブラック、デンカ(株)製)30質量部、分散剤としてケイ素原子に水酸基及びビニル基が結合した平均重合度が約20であるオルガノポリシロキサン0.5質量部を添加し、バンバリーミキサーにて約10分間混練りしてコンパウンドAを得た。
上記製造方法により得たコンパウンドAに加硫剤としてC−19A(白金系触媒、信越化学工業(株)製)2.0質量部、C−8(過酸化物ペースト、信越化学工業(株)製)1.0質量部を添加した組成物1Aを得た。また、コンパウンドAに加硫剤としてC−19B(オルガノハイドロジェンシロキサン)(信越化学工業(株)製)4.0質量部を添加した組成物1Bを得た。
得られた組成物1A及び1Bを、等量ずつ2本ロールを用いて均一に混練りして組成物1を得た。組成物1を基材として1,000mm幅のプラズマ表面処理されたポリイミドフィルム(25μm厚、引張弾性率5.8GPa品)の上にカレンダー成形機を用いて直接ポリイミドフィルムの上に、シート全体の厚さが150μmになるように調整し積層した。線速2.0m/min.,加硫ラインの設定温度を最大150℃として、複合シート1を得た。
[実施例2]
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:150μm(実施例1と同じ)
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率4.4GPa品
シート全体厚さ:150μm(実施例1と同じ)
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:250μm
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率5.8GPa品(実施例2と同じ)
シート全体厚さ:250μm(実施例4と同じ)
ポリイミドフィルム:50μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:250μm(実施例4と同じ)
ポリイミドフィルム:50μm厚、引張弾性率8.8GPa品
シート全体厚さ:350μm
ポリイミドフィルム:50μm厚、引張弾性率16GPa品
シート全体厚さ:350μm(実施例7と同じ)
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:150μm(実施例1と同じ)
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:150μm(実施例1と同じ)
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:250μm(実施例4と同じ)
ポリイミドフィルム:75μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:250μm(実施例4と同じ)
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率5.8GPa品(実施例2と同じ)
シート全体厚さ:450μm
上記製造方法により得たコンパウンドBに加硫剤としてC−19A(白金系触媒、信越化学工業(株)製)2.0質量部、C−8(過酸化物ペースト、信越化学工業(株)製)1.0質量部を添加した組成物をトルエン100質量部に溶解させて組成物2Aを得た。また、コンパウンドAに加硫剤としてC−19B(オルガノハイドロジェンシロキサン、信越化学工業(株)製)2.0質量部、色調調整用に黒色カラーペースト0.4質量部を添加した組成物をトルエン100質量部に溶解させて組成物2Bを得た。
得られた組成物2A及び2Bを等量ずつ加えて、均一に分散させて塗工液2を得た。塗工液2を基材として400mm幅のプラズマ表面処理されたポリイミドフィルム(25μm厚、引張弾性率5.8GPa品)の上にコンマコーター(前出)を用いて塗工した。ドライの塗膜厚が112μmになるようにギャップを調整し、最初に片面に線速0.4m/min.,加硫ラインの設定温度を最大140℃として、シート全体の厚さが150μmになるように複合シート9を得た。
[実施例10]
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率5.8GPa品(実施例2と同じ)
シート全体厚さ:150μm(実施例9と同じ)
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率4.4GPa品(実施例3と同じ)
シート全体厚さ:150μm(実施例9と同じ)
ポリイミドフィルム:50μm厚、引張弾性率16GPa品(実施例8と同じ)
シート全体厚さ:150μm(実施例9と同じ)
ポリイミドフィルム:12μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:50μm
ポリイミドフィルム:12μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:50μm
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:50μm
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:75μm
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:75μm
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:150μm
ポリイミドフィルム:38μm厚、引張弾性率3.4GPa品
シート全体厚さ:150μm
ポリイミドフィルム:75μm厚、引張弾性率5.8GPa品
シート全体厚さ:150μm
ポリイミドフィルム:25μm厚、引張弾性率5.8GPa品(実施例9と同じ)
シート全体厚さ:450μm
耐熱熱伝導性複合シートとしての評価は以下の試験機を用いて行なった。
試験機A:大崎エンジニアリング(株)製の熱圧評価試験機。用いた加圧用の鋼製ヒートツールの圧着部形状は10mm×30mmであった。
試験機B:(株)大橋製作所製の本圧着装置CBM−16。用いた加圧用の鋼製ヒートツールの圧着部形状は1mm×40mmであった。
設定温度、圧着時間、圧着部にかかる圧力、圧着回数は、それぞれの試験ごとに設定した。
成形した複合シートを300mm角に切り出し、シートを押さえつけたり裏面を糊付けしたりせずに、自然な状態で耐熱性樹脂フィルム層を下面/シリコーンゴム層を上面になるように水平面に置いた時に、シートが上側に反ることにより生じるシート端部と水平面との差が10mm以下であるものを、「○:カールなし」と判断した。また、シート自体がシリコーンゴム層を内側に巻物状に丸まってしまうものは×、完全には丸まらないがシートが上側に反ることにより水平面との差が10mmを超えるものは△とした。
熱圧着用シートとして、効率よく熱を伝えることができるかどうかを判定する。試験機Aのヒートツールの設定温度を300℃、圧着時間を20秒間、圧着部にかかる圧力を3MPa、圧着回数1回とした。30mm×50mmに切り出したシート片に、シート熱電対を用いてシート片を通して伝わる温度を測定し、5秒後に180〜220℃の範囲に到達するものを○、前記範囲外のものを×とした。
複合シートが、熱圧着用シートとして繰返し使用可能かどうかを判定する。図5に圧着耐久性試験の模式図を示す。(株)大橋製作所製の仮圧着装置ABM−42を用いて50mm×50mm×5mm厚のガラスプレート上に異方性導電膜(日立化成製、アクリルタイプACF21)20mm長を仮圧着する(=ACF(異方導電性膜)試験片22)。また、複合シート18を200mm×10mmに切り出し、試験機Bに耐熱性樹脂フィルム(ポリイミド)側がヒートツール側になるようにセッティングする。試験機Bのヒートツール23の設定温度を350℃、圧着時間を10秒間、圧着部にかかる圧力を4MPaとした。ヒートツール23が該複合シートを介して直接ACF21に当たるようにACF試験片22を試験機Bのステージにセットする。ACF試験片22自体は1回の圧着として都度交換するが、複合シート18は、ACF試験片22のACF21にシート成分が付着する迄、又は該複合シート18自身が破損する迄、圧着を繰り返した(図5,図6)。圧着回数が50回以上のものは○、50回未満のものは×とした。
2 シリコーンゴム層
3 耐熱性樹脂フィルム
11 カレンダーロール装置
12 シリコーンゴム組成物
13 第3ロール
14 第4ロール
15 耐熱性樹脂フィルム
16 積層物
17 加硫装置
18 複合シート
19 巻取装置
20 ガラスプレート
21 ACF
22 ACF(異方導電性膜)試験片
23 ヒートツール
Claims (6)
- 耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートであって、この複合シートのシート全体の厚さが100〜400μmであり、シリコーンゴム層/耐熱性樹脂フィルムで表される厚さ比が2〜10であり、前記耐熱性樹脂フィルムの厚さが20〜50μm、かつ前記耐熱性樹脂フィルムのASTM D−882測定法に基づく引張弾性率が4〜20GPaである熱圧着用熱伝導性複合シート。
- 前記シリコーンゴム層が、
(A)下記平均組成式(I)で示される、平均重合度が100以上のオルガノポリシロキサン:100質量部、
R1 aSiO(4-a)/2 (I)
(式中、R1は同一又は異種の非置換又は置換一価炭化水素基であり、かつ1分子中の少なくとも2個は脂肪族不飽和基である。aは1.95〜2.05の正数である。)
(B)シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、カーボンブラック及び金属ケイ素から選ばれる1種以上の充填剤:10〜1,000質量部、
(C−1)白金系触媒:有効量、
(C−2)1分子中に少なくとも2個のケイ素原子に結合した水素原子を含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン:0.1〜20質量部
を含有するシリコーンゴム組成物の硬化物である請求項1記載の熱圧着用熱伝導性複合シート。 - 前記耐熱性樹脂フィルムが、芳香族ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリテトラフルオロエチレン及びテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体から選ばれる少なくとも1種からなり、かつ前記耐熱性樹脂フィルムの表面が、物理的処理又は化学的処理によって表面処理されている請求項1又は2記載の熱圧着用熱伝導性複合シート。
- 耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法であって、2本ロール又はカレンダーロール成形機により、シート状に成形したシリコーンゴム組成物を、直接耐熱性樹脂フィルムの上に積層させることで複合シートとして一体化させる工程、この一体化した複合シートを外部から張力をかけずに100〜160℃に加熱硬化させる工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の熱圧着用熱伝導性複合シートを製造する方法。
- 耐熱性樹脂フィルムの片面に、シリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層が積層された熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法であって、耐熱性樹脂フィルム上に、溶剤で希釈した前記シリコーンゴム組成物希釈液を、溶剤が揮発した時の厚さが50〜380μmになるようにコーティングする工程、コーティング物を外部から張力をかけずに100〜160℃に加熱硬化させる工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の熱圧着用熱伝導性複合シートを製造する方法。
- 前記シリコーンゴム組成物を希釈する溶剤がトルエン又はキシレンであり、その希釈量が、前記シリコーンゴム組成物を100質量部とした時に30〜500質量部であり、希釈液の粘度が25℃において3〜50Pa・sである請求項5記載の熱圧着用熱伝導性複合シートの製造方法。
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