JP2020013871A - 熱伝導性シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に本技術が適用された熱伝導性シート1を示す。熱伝導性シート1は、少なくとも高分子マトリックス成分と熱伝導性充填剤とを含むバインダ樹脂が硬化されてなるシート本体2を有する。シート本体2の一方の面2aは、第1の剥離フィルム3が貼着されている。シート本体2の他方の面2bは、第2の剥離フィルム4が貼着されるとともに、シート本体2から滲み出たバインダ樹脂の未硬化成分によって被覆されることにより、樹脂被覆層5が形成されている。
シート本体2を構成する高分子マトリックス成分は、熱伝導性シート1の基材となる高分子成分のことである。その種類については、特に限定されず、公知の高分子マトリックス成分を適宜選択することができる。例えば、高分子マトリックス成分の一つとして、熱硬化性ポリマーが挙げられる。
熱伝導性シート1に含まれる熱伝導性充填剤は、シートの熱伝導性を向上させるための成分である。熱伝導性充填剤の種類については、熱伝導性の高い材料であれば特に限定はされず、例えば、炭素繊維等の繊維状の熱伝導性充填剤、銀、銅、アルミニウム等の金属、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、グラファイト等のセラミックス等が挙げられる。これらの繊維状の熱伝導性充填剤の中でも、より高い熱伝導性を得られる点からは、炭素繊維を用いることが好ましい。
熱伝導性シート1は、熱伝導性充填剤として、無機物フィラーをさらに含有させてもよい。無機物フィラーを含有させることにより、熱伝導性シート1の熱伝導性をより高め、シートの強度を向上できる。前記無機物フィラーとしては、形状、材質、平均粒径等については特に制限がされず、目的に応じて適宜選択することができる。前記形状としては、例えば、球状、楕円球状、塊状、粒状、扁平状、針状等が挙げられる。これらの中でも、球状、楕円形状が充填性の点から好ましく、球状が特に好ましい。
熱伝導性シート1は、上述した、高分子マトリックス成分及び熱伝導性充填剤に加えて、目的に応じてその他の成分を適宜含むこともできる。その他の成分としては、例えば、磁性金属粉、チキソトロピー性付与剤、分散剤、硬化促進剤、遅延剤、微粘着付与剤、可塑剤、難燃剤、酸化防止剤、安定剤、着色剤等が挙げられる。また、磁性金属粉の含有量を調整することにより、熱伝導性シート1に電磁波吸収性能を付与してもよい。
[熱伝導性シートの製造工程]
次いで、熱伝導性シート1の製造工程について説明する。上述したように、本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、バインダ樹脂に熱伝導性充填剤が含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程Aを有する。
本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、図2に示すように、熱伝導性成形体6をシート状にスライスし、成形体シート7を形成する工程Bを有する。この工程Bでは、配向した繊維状の熱伝導性充填剤の長軸方向に対して、0°〜90°の角度となるように、熱伝導性成形体6をシート状に切断する。
本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、図3に示すように、成形体シート7の一方の面に第3の剥離フィルム8を貼付し、他方の面に第2の剥離フィルム4を貼付して、成形体シート7をプレスすることにより、成形体シート7のシート本体から滲み出たバインダ樹脂の未硬化成分で成形体シート7の両面を被覆し、成形体シート7の両面に粘着性を付与する工程Cを有する。
本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、図5、図6に示すように、成形体シート7の一方の面から第3の剥離フィルム8を剥離して、一方の面からバインダ樹脂の未硬化成分を除去し、成形体シートの一方の面に非粘着性を付与する工程Dを有する。
本技術が適用された熱伝導性シート1の製造工程は、バインダ樹脂の未硬化成分が除去された成形体シートの一方の面に、第3の剥離フィルム8とは異なる第1の剥離フィルム3を貼付する工程Eを有する。これにより、図1に示すように、シート本体2の一方の面2aに非粘着性を有し、他方の面2bに粘着性を有する熱伝導性シート1が形成される。
実使用時においては、熱伝導性シート1は、第1、第2の剥離フィルムが剥離され、例えば、半導体装置等の電子部品や、各種電子機器の内部に実装される。このとき、熱伝導性シート1は、シート本体2の一方の面2aに非粘着性が付与され、他方の面2bに粘着性が付与されているため、取り扱い性に優れるとともに、電子部品と放熱部材との組み立て時の位置ズレを修正したり、一旦組み立てた後に何らかの事情で解体し、再度組み立てることを可能としたりするなどのリワーク性にも優れる。
なお、熱伝導性シート1は、実使用時において第1、第2の剥離フィルム3,4を剥離する際に形状を維持するとともに、電子部品と放熱部材との間に挟持されることにより、一定荷重が掛けられる高温環境においてもクリープ挙動を抑制し長期信頼性を有することが求められる。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、17.5vol%:17.5vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.5mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、17.5vol%:17.5vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、17.8vol%:17.2vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、18.2vol%:16.8vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子24体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子22体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維25体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、15.1vol%:13.9vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子28体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子23体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維20体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、15.1vol%:13.9vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径5μmのアルミナ粒子42体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維23体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、17.5vol%:17.5vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、18.5vol%:16.5vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、19.2vol%:15.8vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスした。プレス後に一方の面の剥離フィルムを剥がして10分間静置し、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径1μmの窒化アルミ粒子23体積%及び平均粒径5μmのアルミナ粒子20体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維22体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、15.8vol%:19.2vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスし、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
2液性の付加反応型液状シリコーンに、シランカップリング剤でカップリング処理した平均粒径5μmのアルミナ粒子42体積%と、繊維状熱伝導性充填剤として平均繊維長150μmのピッチ系炭素繊維23体積%とを混合し、シリコーン組成物を調製した。2液性の付加反応型液状シリコーン樹脂は、オルガノポリシロキサンを主成分とするものを使用し、シリコーンA剤とB剤との配合比が、20.3vol%:14.7vol%となるように配合した。得られたシリコーン組成物を、内壁に沿うように剥離処理されたフィルムを貼った中空四角柱状の金型(50mm×50mm)の中に押出成形し、50mm□のシリコーン成型体を成型した後にオーブンにて100℃で6時間加熱してシリコーン硬化物(熱伝導性成形体)とした。中空四角柱状の金型からシリコーン硬化物を取り出した後に剥離処理されたフィルムを剥がして厚みが0.3mmとなるようにスライサーで切断した。スライスして得られた成形体シートを剥離フィルムに挟み、圧力0.5MPa、温度87℃、時間3分の条件で成形体シートをプレスし、熱伝導性シートのサンプルを作製した。
Claims (8)
- シート本体の一方の面に非粘着性を有し、他方の面に粘着性を有する熱伝導性シートの製造方法であって、
バインダ樹脂に熱伝導性フィラーが含有された熱伝導性樹脂組成物を所定の形状に成型して硬化させ、熱伝導性成形体を形成する工程と、
上記熱伝導性成形体をシート状にスライスし、成形体シートを形成する工程と、
上記成形体シートの両面に剥離フィルムを貼付して、上記成形体シートをプレスすることにより、上記成形体シートのシート本体から滲み出た上記バインダ樹脂の未硬化成分で上記成形体シートの上記両面を被覆し、上記成形体シートの上記両面に粘着性を付与する工程と、
上記成形体シートの一方の面から上記剥離フィルムを剥離して、上記一方の面から上記バインダ樹脂の未硬化成分を除去し、上記成形体シートの上記一方の面に非粘着性を付与する工程と、
上記バインダ樹脂の未硬化成分が除去された上記一方の面に、新たな剥離フィルムを貼付する工程とを有する、熱伝導性シートの製造方法。 - 上記成形体シートの上記一方の面から上記剥離フィルムを剥離した後、上記成形体シートを大気圧雰囲気下に所定時間、静置することにより、上記成形体シートの上記一方の面から上記バインダ樹脂の未硬化成分を除去する請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記成形体シートの上記一方の面から上記剥離フィルムを剥離した後、上記成形体シートを加熱乾燥又は減圧雰囲気下に静置することにより、上記成形体シートの上記一方の面から上記バインダ樹脂の未硬化成分を除去する請求項1に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記一方の面に貼付される剥離フィルムの剥離強度が、上記他方の面に貼付される上記剥離フィルムの剥離強度よりも高い請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記バインダ樹脂が液状シリコーン成分であり、上記熱伝導性フィラーが炭素繊維である請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記の液状シリコーン成分は、主剤となるシリコーンA液成分と硬化剤が含まれるシリコーンB液成分を有し、上記シリコーンA液成分量が上記シリコーンB液成分量以上に含まれている請求項5に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 上記成形体シートの厚みが、0.2〜0.5mmである請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
- 直径19mm、厚み0.3mmの円形の上記熱伝導性シートを、直径が20mm、縦12mmの円柱状の金属で挟んで、4.0kgf/cm2の荷重が印加されるように調整した後に、温度80℃で72時間、静置し、前記円柱状の金属の一方の端面から上記熱伝導性シートがはみ出した距離が1.3mm以下である請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱伝導性シートの製造方法。
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