JP2020147631A - Thermal conductive material - Google Patents

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昌幸 松島
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Abstract

To provide a thermal conductive material that can prevent deterioration of a binder component, while maintaining excellent thermal conductivity, even when aluminum particles are used as a thermal conductive filler, in a thermal conductive material containing a binder component and the thermal conductive filler.SOLUTION: A thermal conductive filler of a thermal conductive material containing a binder component and a thermal conductive filler contains aluminum particles covered with an aluminum oxide film. A film thickness of the aluminum oxide film that covers the aluminum particles is 50 nm or smaller. Furthermore, regarding the aluminum on a surface of the aluminum particles, a narrow scan (high resolution) spectrum of Al2p peak in an X-ray photoelectron spectroscopy analysis is acquired, a rate of the aluminum oxide calculated therefrom is 85% or larger.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、熱伝導性材料に関する。 The present invention relates to thermally conductive materials.

パーソナルコンピュータやモバイルフォーン等の電子装置には、駆動に伴い発熱する半導体チップや半導体モジュール等の半導体装置が用いられている。半導体装置は熱により動作停止、誤動作あるいは誤作動を起こす場合があるため、従来より、半導体装置に、熱伝導性材料を介してヒートシンク等の放熱体を設置することが行われている。このような熱伝導性材料としては、バインダ成分に、熱伝導性フィラを分散させた材料が広く用いられている。 For electronic devices such as personal computers and mobile phones, semiconductor devices such as semiconductor chips and semiconductor modules that generate heat when driven are used. Since a semiconductor device may stop operating, malfunction, or malfunction due to heat, it has been conventionally practiced to install a heat radiating body such as a heat sink in the semiconductor device via a heat conductive material. As such a heat conductive material, a material in which a heat conductive filler is dispersed in a binder component is widely used.

ところで、熱伝導性材料の熱伝導性を低コストで高めるために、良好な熱伝導性を示し且つ低コストで入手可能な熱伝導性フィラを使用することが望まれるところ、このような熱伝導性フィラとしてアルミニウム粒子を使用した熱伝導性シートが提案されている(特許文献1)。この熱伝導性シートは、集積回路素子等の発熱部品とヒートシンクとの間に設けられることが想定されているが、それらの間に設けられた熱伝導性シートの端部から熱伝導性フィラが脱落した場合に短絡の問題が発生することが懸念される。このため、特許文献1の実施例では、表面に厚さ970nmの電気絶縁性の酸化アルミニウム膜が形成された平均粒径が50μmのアルミニウム粒子を使用している。 By the way, in order to increase the thermal conductivity of a thermally conductive material at low cost, it is desired to use a thermally conductive filler exhibiting good thermal conductivity and available at low cost. Such thermal conductivity A thermally conductive sheet using aluminum particles as a sex filler has been proposed (Patent Document 1). It is assumed that this heat conductive sheet is provided between a heat generating component such as an integrated circuit element and a heat sink, but a heat conductive filler is provided from the end of the heat conductive sheet provided between them. There is concern that a short circuit problem will occur if the product falls off. Therefore, in the examples of Patent Document 1, aluminum particles having an average particle size of 50 μm in which an electrically insulating aluminum oxide film having a thickness of 970 nm is formed are used.

特開2006−36931号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-36931

しかしながら、特許文献1の熱伝導性シートで使用しているアルミニウム粒子は、熱伝導率が良好な金属アルミニウムがコアとなっているものの、酸化アルミニウム膜の厚みが比較的厚いため、その熱伝導性が金属アルミニウム粒子よりも大きく低下するという問題がある。このため、酸化アルミニウム膜被覆アルミニウム粒子の表面の酸化アルミニウム膜の厚みを薄くすることが考えられるが、前述したような短絡の発生が懸念されるだけでなく、酸化アルミニウム膜被覆アルミニウム粒子の表面に残存する活性領域によりバインダ成分の劣化が促進され、熱伝導性シートの柔軟性が損なわれ、特にエージング前後で熱伝導性シートの圧縮率維持率が低下するという問題があった。この問題は、熱伝導性シートと発熱部品又はヒートシンクとの間で剥離の問題を生じさせることが懸念される。 However, although the aluminum particles used in the heat conductive sheet of Patent Document 1 are mainly composed of metallic aluminum having good thermal conductivity, the thickness of the aluminum oxide film is relatively thick, so that the heat conductivity is high. Has the problem that it is much lower than the metallic aluminum particles. For this reason, it is conceivable to reduce the thickness of the aluminum oxide film on the surface of the aluminum oxide film-coated aluminum particles, but not only is there a concern about the occurrence of short circuits as described above, but also on the surface of the aluminum oxide film-coated aluminum particles. There is a problem that the remaining active region accelerates the deterioration of the binder component, impairs the flexibility of the heat conductive sheet, and particularly reduces the compression rate maintenance rate of the heat conductive sheet before and after aging. There is concern that this problem may cause a problem of peeling between the heat conductive sheet and the heat generating component or the heat sink.

本発明は、このような従来の課題を解決しようとするものであり、バインダ成分と熱伝導性フィラとを含有する熱伝導性材料において、熱伝導性フィラとしてアルミニウム粒子を使用しても、良好な熱伝導性を維持しつつ、バインダ成分の劣化を防止できるようにすることを目的とする。 The present invention is intended to solve such a conventional problem, and even if aluminum particles are used as the heat conductive filler in a heat conductive material containing a binder component and a heat conductive filler, it is good. The purpose is to prevent deterioration of the binder component while maintaining good thermal conductivity.

本願発明者は、熱伝導性材料に使用するアルミニウム粒子について、その表面の酸化アルミニウム膜の厚さを所定厚さ以下にすることにより、アルミニウム粒子に良好な熱伝導性を付与することができ、また、アルミニウム粒子の表面活性を抑制するために、アルミニウム粒子表面における酸化アルミニウムの存在割合を所定割合以上とすることにより、バインダ成分の劣化を抑制し、特にエージング前後における熱伝導性シートの圧縮率維持率の低下を抑制できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 The inventor of the present application can impart good thermal conductivity to the aluminum particles used for the thermally conductive material by setting the thickness of the aluminum oxide film on the surface thereof to a predetermined thickness or less. Further, in order to suppress the surface activity of the aluminum particles, the abundance ratio of aluminum oxide on the surface of the aluminum particles is set to a predetermined ratio or more to suppress the deterioration of the binder component, and in particular, the compression ratio of the heat conductive sheet before and after aging. We have found that the decrease in the maintenance rate can be suppressed, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、バインダ成分と熱伝導性フィラとを含有する熱伝導性材料であって、
前記熱伝導性フィラが、酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子を含み、
前記アルミニウム粒子を被覆している酸化アルミニウム膜の膜厚が50nm以下であり、
前記アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が85%以上である熱伝導性材料を提供する。
That is, the present invention is a thermally conductive material containing a binder component and a thermally conductive filler.
The thermally conductive filler contains aluminum particles coated with an aluminum oxide film and contains aluminum particles.
The film thickness of the aluminum oxide film covering the aluminum particles is 50 nm or less, and the film thickness is 50 nm or less.
Provided is a thermally conductive material in which a narrow scan (high resolution) spectrum of an Al2p peak in X-ray photoelectron spectroscopic analysis is acquired for aluminum on the surface of the aluminum particles, and the proportion of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 85% or more. ..

バインダ成分と熱伝導性フィラとを含有する本発明の熱伝導性材料は、熱伝導性フィラとして、膜厚が50nm以下の酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子を少なくとも使用する。このため、熱伝導性材料に良好な熱伝導性を付与することができる。また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が85%以上となっている。このため、アルミニウム粒子の表面活性を抑制してバインダ成分の劣化を抑制でき、特にエージング前後における熱伝導性シートの圧縮率維持率の低下を抑制できる。 The thermally conductive material of the present invention containing a binder component and a thermally conductive filler uses at least aluminum particles coated with an aluminum oxide film having a film thickness of 50 nm or less as the thermally conductive filler. Therefore, good thermal conductivity can be imparted to the thermally conductive material. Further, regarding the aluminum on the surface of the aluminum particles, a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak in the X-ray photoelectron spectroscopy is acquired, and the ratio of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 85% or more. Therefore, the surface activity of the aluminum particles can be suppressed to suppress the deterioration of the binder component, and in particular, the decrease in the compressibility maintenance rate of the heat conductive sheet before and after aging can be suppressed.

以下、本発明の熱伝導性材料について詳細に説明する。 Hereinafter, the thermally conductive material of the present invention will be described in detail.

<熱伝導性材料>
本発明の熱伝導性材料は、バインダ成分と熱伝導性フィラとを含有する。この熱伝導性フィラは、酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子を含む。この酸化アルミニウム膜の膜厚は50nm以下である。また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が85%以上である。
<Thermal conductive material>
The thermally conductive material of the present invention contains a binder component and a thermally conductive filler. This thermally conductive filler contains aluminum particles coated with an aluminum oxide film. The film thickness of this aluminum oxide film is 50 nm or less. Further, for the aluminum on the surface of the aluminum particles, a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak in the X-ray photoelectron spectroscopy is acquired, and the ratio of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 85% or more.

(熱伝導性フィラ)
熱伝導性フィラは、酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子を含む。ここで、熱伝導性材料中の熱伝導性フィラの含有量は、少なすぎると熱伝導性材料に高い熱伝導性を付与し難い傾向があるので、好ましくは60体積%以上、より好ましくは65体積%以上であり、一方、多すぎると熱伝導性材料を柔軟性のあるシートに加工し難くなる傾向があるので、好ましくは90体積%以下、より好ましくは85体積%以下である。
(Thermal conductive filler)
The thermally conductive filler contains aluminum particles coated with an aluminum oxide film. Here, if the content of the heat conductive filler in the heat conductive material is too small, it tends to be difficult to impart high heat conductivity to the heat conductive material, so that it is preferably 60% by volume or more, more preferably 65. It is preferably 90% by volume or less, more preferably 85% by volume or less, because if it is too much, it tends to be difficult to process the heat conductive material into a flexible sheet.

また、熱伝導性フィラ中の、酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子の含有量は、少なすぎると熱伝導性材料の熱伝導性が低下する傾向があるので、好ましくは5体積%以上、より好ましくは10体積%以上であり、多すぎると熱伝導性材料に硬化不良等の問題が生ずる傾向があるので、好ましくは50体積%以下、より好ましくは30体積%以下である。 Further, if the content of the aluminum particles coated with the aluminum oxide film in the heat conductive filler is too small, the heat conductivity of the heat conductive material tends to decrease, so it is preferably 5% by volume or more. It is more preferably 10% by volume or more, and if it is too much, problems such as poor curing tend to occur in the heat conductive material, so it is preferably 50% by volume or less, more preferably 30% by volume or less.

本発明で使用するアルミニウム粒子の表面を被覆している酸化アルミニウム膜の膜厚は、50nm以下、好ましくは30nm以下である。酸化アルミニウム膜が50nmより厚くなると、熱伝導性シートの熱伝導率が低下することが懸念されるからである。一方、酸化アルミニウム膜の最低膜厚は、好ましくは3nm以上、より好ましくは7nm以上である。その膜厚が薄すぎると、アルミニウム粒子の表面活性を十分に抑制できないことが懸念されるからである。なお、酸化アルミニウム膜厚は、公知の透過電子顕微鏡を用いて取得した電子顕微鏡写真から測定することができるが、これに限定されず、公知の薄膜測定手法により行うこともできる。 The film thickness of the aluminum oxide film covering the surface of the aluminum particles used in the present invention is 50 nm or less, preferably 30 nm or less. This is because if the aluminum oxide film is thicker than 50 nm, there is a concern that the thermal conductivity of the thermally conductive sheet will decrease. On the other hand, the minimum film thickness of the aluminum oxide film is preferably 3 nm or more, more preferably 7 nm or more. This is because if the film thickness is too thin, there is a concern that the surface activity of the aluminum particles cannot be sufficiently suppressed. The aluminum oxide film thickness can be measured from an electron micrograph obtained by using a known transmission electron microscope, but the film thickness is not limited to this, and can be measured by a known thin film measuring method.

なお、アルミニウム粒子の表面の酸化アルミニウム膜は、種々の表面酸化方法により形成することができる。例えば、アルミニウム粒子を、酸素含有雰囲気(好ましくは、大気雰囲気)中に300〜400℃の温度で所定時間(例えば24〜72時間)保持するという処理(焼成処理)を施すことで形成することができる。この場合、酸化アルミニウム膜の緻密さや厚さの調整は、雰囲気中の酸素濃度、焼成温度、焼成時間を調整することで行うことができる。たとえば、雰囲気中の酸素濃度を高めることによりあるいは焼成時間を長くすることにより、厚膜な酸化アルミニウム膜とすることができる。また、焼成温度を高めることにより、緻密な酸化アルミニウム膜とすることができる。 The aluminum oxide film on the surface of the aluminum particles can be formed by various surface oxidation methods. For example, the aluminum particles can be formed by performing a treatment (firing treatment) of holding the aluminum particles in an oxygen-containing atmosphere (preferably an atmospheric atmosphere) at a temperature of 300 to 400 ° C. for a predetermined time (for example, 24-72 hours). it can. In this case, the fineness and thickness of the aluminum oxide film can be adjusted by adjusting the oxygen concentration in the atmosphere, the firing temperature, and the firing time. For example, a thick aluminum oxide film can be obtained by increasing the oxygen concentration in the atmosphere or by lengthening the firing time. Further, by raising the firing temperature, a dense aluminum oxide film can be obtained.

本発明で使用するアルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合は、85%以上、好ましくは90%以上である。この割合が85%未満であると、アルミニウム粒子の表面活性を十分に抑制できないことが懸念されるからである。 For the aluminum on the surface of the aluminum particles used in the present invention, a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak in X-ray photoelectron spectroscopy is obtained, and the ratio of aluminum oxide calculated from the spectrum is 85% or more, preferably 90. % Or more. This is because if this ratio is less than 85%, there is a concern that the surface activity of the aluminum particles cannot be sufficiently suppressed.

ここで、X線光電子分光分析は、市販のX線光電子分光装置(例えば、株式会社島津製作所製のKRATOS AXIS−HS)を用いて常法に従って行うことができる。例えば、まず、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光ワイドスキャン分析を行い、Al2pピーク領域を特定する。このAl2pピーク領域には、金属アルミニウムピークだけでなく、酸化アルミニウムピーク(α型アルミナピーク、β型アルミナピーク、サファイア型アルミナピーク)が重複して存在している。このため、このAl2pピーク領域について、ナロースキャン(高分解能)分析を行うと、これらのピークを分離できる。そのピーク位置とピーク形状から定量的化学状態を特定することができ、アルミニウム粒子表面の酸化アルミニウムの割合として算出している。 Here, the X-ray photoelectron spectroscopic analysis can be performed according to a conventional method using a commercially available X-ray photoelectron spectroscope (for example, KRATOS AXIS-HS manufactured by Shimadzu Corporation). For example, first, the aluminum on the surface of the aluminum particles is subjected to X-ray photoelectron spectroscopy wide scan analysis to identify the Al2p peak region. In this Al2p peak region, not only metallic aluminum peaks but also aluminum oxide peaks (α-type alumina peak, β-type alumina peak, sapphire-type alumina peak) are present in an overlapping manner. Therefore, narrow scan (high resolution) analysis of the Al2p peak region can separate these peaks. The quantitative chemical state can be specified from the peak position and peak shape, and it is calculated as the ratio of aluminum oxide on the surface of aluminum particles.

酸化アルミニウム膜で被覆されたアルミニウム粒子の平均粒径は、その熱伝導性の観点から好ましくは1μm以上、より好ましくは3μm以上であり、バインダ成分への混練性の観点から好ましくは100μm以下、より好ましくは70μm以下である。アルミニウム粒子の平均粒径の測定は、例えば市販のレーザー光散乱式粒度分布測定装置を用いて行うことができる。 The average particle size of the aluminum particles coated with the aluminum oxide film is preferably 1 μm or more, more preferably 3 μm or more from the viewpoint of thermal conductivity, and preferably 100 μm or less from the viewpoint of kneading to the binder component. It is preferably 70 μm or less. The average particle size of the aluminum particles can be measured by using, for example, a commercially available laser light scattering type particle size distribution measuring device.

酸化アルミニウム膜で被覆されたアルミニウム粒子は、球状、紡錘状、鱗片状、針状、ロッド状、ダイス状等、様々の形状を取ることができる。中でも、粒子製造方法(アトマイズ法)に由来する紡錘状の形状が、バインダ成分への混練性の観点から好ましい。 The aluminum particles coated with the aluminum oxide film can take various shapes such as spherical, spindle-shaped, scaly, needle-shaped, rod-shaped, and dice-shaped. Above all, a spindle-shaped shape derived from the particle manufacturing method (atomizing method) is preferable from the viewpoint of kneading property into the binder component.

熱伝導性フィラは、以上説明した酸化アルミニウム膜で被覆されたアルミニウム粒子だけで構成されてもよいが、発明の効果を損なわない範囲で、他の熱伝導性フィラを含有してもよい。例えば、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム等の窒化金属フィラ、酸化チタン、アルミナ、シリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属酸化物・水酸化物フィラを使用することができる。また、必要に応じて、金、銀、チタン、ステンレススチール等の金属・合金フィラを使用することもできる。炭素繊維も使用することもできる。 The thermally conductive filler may be composed of only the aluminum particles coated with the aluminum oxide film described above, but may contain other thermally conductive fillers as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, metal nitride fillers such as aluminum nitride and magnesium nitride, and metal oxide / hydroxide fillers such as titanium oxide, alumina, silica, zinc oxide, magnesium oxide and aluminum hydroxide can be used. Further, if necessary, a metal / alloy filler such as gold, silver, titanium, or stainless steel can be used. Carbon fiber can also be used.

中でも、酸化アルミニウム膜で被覆されたアルミニウム粒子に加えて、熱伝導性と混練性向上という点から窒化アルミニウム粒子を併用することが好ましい。 Above all, in addition to the aluminum particles coated with the aluminum oxide film, it is preferable to use the aluminum nitride particles in combination from the viewpoint of improving thermal conductivity and kneading property.

酸化アルミニウム膜で被覆されたアルミニウム粒子に加えて、アルミナ粒子と窒化アルミニウム粒子とを併用する場合、平均粒径に関し、アルミナ粒子の平均粒径は、熱伝導性の観点から好ましくは0.5μm以上、より好ましくは3μm以上であり、混練性の観点から好ましくは100μm以下、より好ましくは70μm以下である。また、使用量に関し、アルミニウム粒子100体積部に対し、アルミナ粒子の使用量は、混練性の観点から、好ましくは1体積部以上、より好ましくは5体積部以上であり、熱伝導性の観点から、好ましくは200体積部以下、100体積部以下、より好ましくは50体積部以下である。 When the alumina particles and the aluminum nitride particles are used in combination in addition to the aluminum particles coated with the aluminum oxide film, the average particle size of the alumina particles is preferably 0.5 μm or more from the viewpoint of thermal conductivity. , More preferably 3 μm or more, preferably 100 μm or less, and more preferably 70 μm or less from the viewpoint of kneadability. Regarding the amount used, the amount of alumina particles used is preferably 1 part by volume or more, more preferably 5 parts by volume or more from the viewpoint of kneading property with respect to 100 parts by volume of aluminum particles, and from the viewpoint of thermal conductivity. It is preferably 200 parts by volume or less, 100 parts by volume or less, and more preferably 50 parts by volume or less.

一方、窒化アルミニウム粒子の平均粒径は、熱伝導性の観点から好ましくは0.8μm以上、より好ましくは1μm以上であり、混練性の観点から好ましくは100μm以下、より好ましくは90μm以下である。窒化アルミニウム粒子の使用量は、熱伝導性の観点から、好ましくは10体積部以上、より好ましくは100体積部以上であり、コスト等の観点から、好ましくは500体積部以下、より好ましくは300体積部以下である。 On the other hand, the average particle size of the aluminum nitride particles is preferably 0.8 μm or more, more preferably 1 μm or more from the viewpoint of thermal conductivity, and preferably 100 μm or less, more preferably 90 μm or less from the viewpoint of kneading property. The amount of aluminum nitride particles used is preferably 10 parts by volume or more, more preferably 100 parts by volume or more from the viewpoint of thermal conductivity, and preferably 500 parts by volume or less, more preferably 300 parts by volume from the viewpoint of cost and the like. It is less than a part.

(バインダ成分)
本発明の熱伝導性材料を構成するバインダ成分としては、公知の熱伝導性材料で使用されているバインダ成分を適用することができる。例えば、シリコーン樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。中でも、シリコーン樹脂、特に、熱硬化後に良好な柔軟性、形状追随性、耐熱性等を示す2成分加熱硬化型液状シリコーンゴムを好ましく使用することができる。2成分加熱硬化型液状シリコーンゴムの具体例としては、商品名;XE14−C3021A剤及びXE14−C3021B剤(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)で表されるものを挙げることができる。また、バインダ成分には、熱伝導性フィラーのバインダ成分への分散性を向上させるシランカップリング剤、例えば、n−オクチルトリエトキシシラン(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)を併用することができる。
(Binder component)
As the binder component constituting the heat conductive material of the present invention, a binder component used in a known heat conductive material can be applied. For example, silicone resin, (meth) acrylate resin, urethane resin, epoxy resin and the like can be mentioned. Among them, a silicone resin, particularly a two-component heat-curable liquid silicone rubber exhibiting good flexibility, shape followability, heat resistance, etc. after thermosetting can be preferably used. Specific examples of the two-component heat-curable liquid silicone rubber include those represented by trade names: XE14-C3021A agent and XE14-C3021B agent (Momentive Performance Materials Japan LLC). In addition, a silane coupling agent that improves the dispersibility of the thermally conductive filler in the binder component, for example, n-octyltriethoxysilane (Momentive Performance Materials Japan GK) should be used in combination with the binder component. Can be done.

(酸化防止剤)
本発明の熱伝導性材料は、バインダ成分の劣化防止のために、酸化防止剤を含有することが好ましい。酸化防止剤としては、公知のものを使用することができるが、バインダ成分としてシリコーン樹脂を使用する場合、硫黄化合物系の酸化防止剤やリン化合物系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤等はシリコーン樹脂の硬化を阻害するおそれがあるので、フェノール系酸化防止剤を好ましく使用できる。このようなフェノール系酸化防止剤は、その活性点であるフェノール性水酸基の2つのα位にそれぞれt−ブチル基が結合したヒンダードタイプ、2つのα位の一方にt−ブチル基が結合したセミヒンダードタイプ、2つのα位にt−ブチル基が結合していないレスヒンダードタイプの3タイプに分類することができる。本発明では、セミヒンダードタイプのフェノール系酸化防止剤を使用することが、バインダ成分の劣化防止効果の点で好ましい。好ましい具体例として、3,9−ビス[1,1−ジメチル−2−[β−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル]2,4,8,10―テトラオキサスピロ[5,5]−ウンデカン(アデカスタブ AO−80、(株)ADEKA;スミライザ GA−80、住友化学(株))を例示することができる。なお、フェノール系酸化防止剤は、バインダ成分としてシリコーン樹脂以外の樹脂を使用した場合にも好ましく適用できる。
(Antioxidant)
The thermally conductive material of the present invention preferably contains an antioxidant in order to prevent deterioration of the binder component. Known antioxidants can be used, but when a silicone resin is used as the binder component, sulfur compound-based antioxidants, phosphorus compound-based antioxidants, hindered amine-based antioxidants, etc. can be used. A phenolic antioxidant can be preferably used because it may inhibit the curing of the silicone resin. Such a phenolic antioxidant is a hindered type in which a t-butyl group is bonded to each of the two α-positions of the phenolic hydroxyl group, which is the active point thereof, and a t-butyl group is bonded to one of the two α-positions. It can be classified into three types: semi-hindered type and less hindered type in which a t-butyl group is not bonded to two α-positions. In the present invention, it is preferable to use a semi-hindered type phenolic antioxidant in terms of the effect of preventing deterioration of the binder component. As a preferred specific example, 3,9-bis [1,1-dimethyl-2- [β- (3-t-butyl-4-hydroxy-5-methylphenyl) propionyloxy] ethyl] 2,4,8,10 -Tetraoxaspiro [5,5] -Undecane (ADEKA STAB AO-80, ADEKA Co., Ltd .; Smilizer GA-80, Sumitomo Chemical Co., Ltd.) can be exemplified. The phenolic antioxidant can also be preferably applied when a resin other than the silicone resin is used as the binder component.

このようなフェノール系酸化防止剤を使用する場合、酸化防止という観点から、バインダ成分100体積部に対し、好ましくは0.01体積部以上、より好ましくは0.5体積部以上であり、硬化阻害抑制等の観点から、好ましくは5体積部以下、より好ましくは1体積部以下である。 When such a phenolic antioxidant is used, it is preferably 0.01 part by volume or more, more preferably 0.5 part by volume or more with respect to 100 parts by volume of the binder component from the viewpoint of antioxidant, and inhibits curing. From the viewpoint of suppression and the like, it is preferably 5 parts by volume or less, more preferably 1 part by volume or less.

(その他の成分)
本発明の熱伝導性材料は、必要に応じて公知の熱伝導性材料に使用されている種々の添加剤を含有することができる。例えば、顔料、耐電防止剤、防錆剤、分散剤、沈降抑制剤、難燃剤等を含有することができる。
(Other ingredients)
The thermally conductive material of the present invention can contain various additives used in known thermally conductive materials, if necessary. For example, pigments, antistatic agents, rust preventives, dispersants, sedimentation inhibitors, flame retardants and the like can be contained.

<熱伝導性材料の製造>
本発明の熱伝導性材料は、公知の手法に従って調製することができる。例えば、バインダ成分に、熱伝導性フィラと必要に応じて酸化防止剤等とを、常法により均一に混合することにより製造することができる。また、この混合物は液状状態で実用に供してもよいが、ハンドリング性の観点からシート状又はフィルム状に成形して実用に供することが好ましい。
<Manufacturing of thermally conductive materials>
The thermally conductive material of the present invention can be prepared according to a known method. For example, it can be produced by uniformly mixing a heat conductive filler and, if necessary, an antioxidant or the like with a binder component by a conventional method. Further, although this mixture may be put into practical use in a liquid state, it is preferable to form it into a sheet or a film and put it into practical use from the viewpoint of handleability.

<熱伝導性材料の実用の態様>
本発明の熱伝導性材料は、従来公知の熱伝導性材料と同様に実用に供することができる。実用の一例としては、熱伝導性材料が熱硬化性を有する液状である場合には、半導体チップや半導体モジュールなどの発熱材に、熱伝導性材料を常法により200μm〜1.5mm厚に塗布し、その塗布面にヒートシンク等の放熱体を載せ、加熱チャンバーに投入して熱伝導性材料を熱硬化させることにより、発熱体と放熱体とを一体化した構造体とすることが挙げられる。また、熱伝導性材料がシート状又はフィルム状に成形されている場合には、半導体チップや半導体モジュールなどの発熱材とヒートシンク等の放熱体とでシート状又はフィルム状の熱伝導性材料を挟み込み、熱圧着することにより、発熱体と放熱体とを一体化した構造体とすることが挙げられる。
<Practical aspects of thermally conductive materials>
The thermally conductive material of the present invention can be put into practical use in the same manner as the conventionally known thermally conductive material. As an example of practical use, when the heat conductive material is a liquid having heat curability, the heat conductive material is applied to a heat generating material such as a semiconductor chip or a semiconductor module to a thickness of 200 μm to 1.5 mm by a conventional method. Then, a heat radiating body such as a heat sink is placed on the coated surface, and the heat conductive material is thermally cured by putting it in a heating chamber to form a structure in which the heat generating body and the heat radiating body are integrated. When the heat conductive material is formed into a sheet or film, the sheet or film heat conductive material is sandwiched between a heat generating material such as a semiconductor chip or a semiconductor module and a heating element such as a heat sink. By thermocompression bonding, a structure in which a heating element and a heat radiating body are integrated can be mentioned.

実験例Experimental example

以下、本発明を実験例により具体的に説明するが、本発明は、これらの実験例に限定されるものではない。なお、実験例で使用した成分は以下のとおりである。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to experimental examples, but the present invention is not limited to these experimental examples. The components used in the experimental examples are as follows.

シリコーン樹脂
XE14−C3021A(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)
XE14−C3021B(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)
Silicone resin XE14-C3021A (Momentive Performance Materials Japan LLC)
XE14-C3021B (Momentive Performance Materials Japan LLC)

シランカップリング剤
A−137(n−オクチルトリエトキシシラン;モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)
Z−6210(東レ・タウコーニング社)
Silane Coupling Agent A-137 (n-octyltriethoxysilane; Momentive Performance Materials Japan LLC)
Z-6210 (Toray Industries, Inc.)

酸化防止剤
アデカスタブ AO−30、(株)ADEKA;レスヒンダードタイプ酸化防止剤
アデカスタブ AO−50、(株)ADEKA;ヒンダードタイプ酸化防止剤
アデカスタブ AO−60、(株)ADEKA;ヒンダードタイプ酸化防止剤
アデカスタブ AO−80、(株)ADEKA;セミヒンダードタイプ酸化防止剤
Antioxidant ADEKA STAB AO-30, ADEKA Corporation; Less Hindered Type Antioxidant ADEKA STAB AO-50, ADEKA Corporation; Hindered Type Antioxidant ADEKA CORPORATION AO-60, Hindered Type Oxidation Inhibitor ADEKA STAB AO-80, ADEKA CORPORATION; Semi-hindered type antioxidant

窒化アルミニウム粒子
平均粒径1μm、トクヤマ(株)
Aluminum nitride particles average particle size 1 μm, Tokuyama Corporation

アルミナ粒子
平均粒径5μm、45μm、デンカ(株)
Alumina particle average particle size 5 μm, 45 μm, Denka Co., Ltd.

アルミニウム粒子(紡錘状)
平均粒径5μm、14μm、15μm、東洋アルミ(株)
Aluminum particles (spindle shape)
Average particle size 5 μm, 14 μm, 15 μm, Toyo Aluminum Co., Ltd.

参考例(アルミニウム粒子の焼鈍による表面酸化処理)
紡錘状のアルミニウム粒子(融点660℃)に焼成処理(大気雰囲気下、350℃の恒温槽中に24時間以上加熱処理)を施すことにより、各アルミニウム粒子の表面に酸化膜(酸化アルミニウム膜)を形成した。また、焼成処理されたアルミニウム粒子と焼成処理されていないアルミニウム粒子のそれぞれの表面のアルミニウムについて、試料をテープに固定し、X線光電子分光分析装置(KRATOS AXIS−HS、島津製作所(株))を用いて、それぞれのAl2pピーク領域のナロースキャン分析スペクトルを、検出角度:90度、X線源:monoAl、分析スポット径:1mmΦ、電流:10mA、電圧:14kV、レンズモード:Hybrid、ステップ:0.05eV、パスエネルギー:40eV、という条件で取得し、得られたスペクトルデータから酸化アルミニウムの割合(%)を、ピーク強度を基準に算出した。得られた結果を以下に示す(「アルミニウム粒子表面の酸化アルミニウム割合(%)」)。
Reference example (surface oxidation treatment by annealing aluminum particles)
By subjecting the spindle-shaped aluminum particles (melting point 660 ° C.) to a firing treatment (heat treatment in a constant temperature bath at 350 ° C. for 24 hours or more in an air atmosphere), an oxide film (aluminum oxide film) is formed on the surface of each aluminum particle. Formed. In addition, for the aluminum on the surface of each of the fired aluminum particles and the non-fired aluminum particles, a sample was fixed to a tape, and an X-ray photoelectron spectroscopic analyzer (KRATOS AXIS-HS, Shimadzu Corporation) was used. Using the narrow scan analysis spectrum of each Al2p peak region, detection angle: 90 degrees, X-ray source: monoAl, analysis spot diameter: 1 mmΦ, current: 10 mA, voltage: 14 kV, lens mode: Hybrid, step: 0. It was acquired under the conditions of 05 eV and path energy: 40 eV, and the ratio (%) of aluminum oxide was calculated from the obtained spectral data based on the peak intensity. The results obtained are shown below (“Aluminum oxide ratio (%) on the surface of aluminum particles”).

なお、焼成前と焼成後のそれぞれのアルミニウム粒子の表面酸化アルミニウム膜の厚みを、透過電子顕微鏡(日本電子(株))を用いて測定した。その結果を以下に示す。 The thickness of the surface aluminum oxide film of each aluminum particle before and after firing was measured using a transmission electron microscope (JEOL Ltd.). The results are shown below.

(アルミニウム粒子表面の酸化アルミニウム割合)
平均粒径5μmのアルミニウム粒子
焼成前: 80.50%
焼成後: 93.00%
平均粒径14μmのアルミニウム粒子
焼成前: 83.00%
焼成後: 94.00%
平均粒径15μmのアルミニウム粒子
焼成前: 78.00%
焼成後: 88.00%
(Ratio of aluminum oxide on the surface of aluminum particles)
Aluminum particles with an average particle size of 5 μm Before firing: 80.50%
After firing: 93.00%
Aluminum particles with an average particle size of 14 μm Before firing: 83.00%
After firing: 94.00%
Aluminum particles with an average particle size of 15 μm Before firing: 78.00%
After firing: 88.00%

(焼成前後のアルミニウム粒子の表面酸化膜厚)
平均粒径5μmのアルミニウム粒子
焼成前: 確認不可(2nm程度と推定)
焼成後: 8.36nm以上20nm以下
平均粒径14μmのアルミニウム粒子
焼成前: 確認不可(2nm程度と推定)
焼成後: 16.49nm
平均粒径15μmのアルミニウム粒子
焼成前: 確認不可(2nm程度と推定)
焼成後: 16.49nm
(Surface oxide film thickness of aluminum particles before and after firing)
Before firing aluminum particles with an average particle size of 5 μm : Cannot be confirmed (estimated to be about 2 nm)
After firing: 8.36 nm or more and 20 nm or less
Before firing aluminum particles with an average particle size of 14 μm : Cannot be confirmed (estimated to be about 2 nm)
After firing: 16.49 nm
Before firing aluminum particles with an average particle size of 15 μm : Cannot be confirmed (estimated to be about 2 nm)
After firing: 16.49 nm

実験例A1及び実験例A2
(アルミニウム粒子の焼成の有無(アルミニウム粒子表面の酸化アルミニウム割合)
表1の配合成分(vol%)をミキサーを用いて均一に混合して熱伝導性樹脂組成物を調製し、得られた組成物を、剥離処理したポリエチレンテレフタレートフィルムに2mm厚となるようにバーコータで塗布し、その塗布面に、剥離処理した別のポリエチレンテレフタレートフィルムを重ね、80℃に6時間保持することにより熱硬化させ、実験例A1と実験例A2の熱伝導性シートを作成した。
Experimental Example A1 and Experimental Example A2
(Presence / absence of firing of aluminum particles (ratio of aluminum oxide on the surface of aluminum particles)
The compounding components (vol%) in Table 1 were uniformly mixed using a mixer to prepare a thermosetting resin composition, and the obtained composition was applied to a stripped polyethylene terephthalate film with a bar coater so as to have a thickness of 2 mm. Another polyethylene terephthalate film that had been peeled off was placed on the coated surface and heat-cured by holding at 80 ° C. for 6 hours to prepare a heat conductive sheet of Experimental Example A1 and Experimental Example A2.

得られた熱伝導性シートについて、以下に説明するように熱伝導率を測定し、測定結果を表1に示す。また、エージング前後の圧縮率を測定し、それらの結果から圧縮保持率を算出した。得られた結果を表1に示す。 The thermal conductivity of the obtained thermal conductivity sheet was measured as described below, and the measurement results are shown in Table 1. In addition, the compression rate before and after aging was measured, and the compression retention rate was calculated from these results. The results obtained are shown in Table 1.

(熱伝導率の測定)
熱伝導性シートの厚み方向の熱伝導率を、ASTMD5470に準拠した熱伝導測定装置を用い、荷重1kgf/cmの条件下で測定した。得られた結果を表1に示す。
(Measurement of thermal conductivity)
The thermal conductivity in the thickness direction of the thermal conductivity sheet was measured under the condition of a load of 1 kgf / cm 2 using a thermal conductivity measuring device compliant with ASTMD5470. The results obtained are shown in Table 1.

(圧縮所持率の測定・算出)
同じ熱伝導性シートを3枚用意し、そのうちの1枚の初期厚み(t)を計測した。次に、2枚目の熱伝導性シートに荷重1kgf/cmを印可した際の厚み(t)を計測した。次に、3枚目の熱伝導性シートを125℃で45時間エージングした後、荷重1kgf/cmを印可した際の厚み(t)を計測した。これらの数値を以下の式に代入して圧縮保持率を算出した。得られた結果を表1に示す。
(Measurement / calculation of compression possession rate)
Three sheets of the same thermal conductivity were prepared, and the initial thickness (t 0 ) of one of them was measured. Next, the thickness (t 1 ) when a load of 1 kgf / cm 2 was applied to the second heat conductive sheet was measured. Next, after aging the third heat conductive sheet at 125 ° C. for 45 hours, the thickness (t 2 ) when a load of 1 kgf / cm 2 was applied was measured. These values were substituted into the following equations to calculate the compression retention rate. The results obtained are shown in Table 1.

Figure 2020147631
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Figure 2020147631
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(実験例A1及び実験例A2の評価)
実験例A1の熱伝導性シートは、熱伝導性フィラとして、表面酸化膜の厚みが50nmを大きく下回る16.49nmであり、しかも表面飽和酸素量に対する表面酸素量の割合が85%を超える88.00%であるアルミニウム粒子を使用している。他方、実験例A2の熱伝導性シートでは、熱伝導性フィラとして、表面酸化膜の厚みが確認できない程度に薄く(厚さ3nm以下と推察)、また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が、85%を大きく下回る78.00%であるアルミニウム粒子を使用している。このため、表1から分かるように、実験例A2の熱伝導性シートの圧縮保持率は4.87%であったが、実験例A1の熱伝導性シートの圧縮保持率は17.70%であり、実験例A2の熱伝導性シートよりも改善されていることが分かる。
(Evaluation of Experimental Example A1 and Experimental Example A2)
In the heat conductive sheet of Experimental Example A1, as a heat conductive filler, the thickness of the surface oxide film is 16.49 nm, which is much less than 50 nm, and the ratio of the surface oxygen amount to the surface saturated oxygen amount exceeds 85% 88. It uses aluminum particles that are 00%. On the other hand, in the heat conductive sheet of Experimental Example A2, as the heat conductive filler, the thickness of the surface oxide film is so thin that the thickness cannot be confirmed (it is estimated that the thickness is 3 nm or less), and the aluminum on the surface of the aluminum particles is X-rayed. Aluminum particles are used in which a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak in the photoelectron spectroscopic analysis is acquired and the ratio of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 78.00%, which is much less than 85%. Therefore, as can be seen from Table 1, the compressive retention rate of the heat conductive sheet of Experimental Example A2 was 4.87%, but the compressive retention rate of the thermal conductive sheet of Experimental Example A1 was 17.70%. It can be seen that there is an improvement over the thermal conductivity sheet of Experimental Example A2.

実験例B1〜B4
(アルミニウム粒子の焼成の有無と酸化防止剤の併用の影響)
表2の配合成分を使用すること以外、実験例A1の操作を繰り返すことにより、実験例B1〜B4の熱伝導性シートを作成した。得られた熱伝導性シートについて、実験例A1と同様に、熱伝導率と圧縮保持率とを測定した。なお、熱伝導性シートのエージングは、200℃で20時間という条件で行った。得られた結果を表2に示す。
Experimental Examples B1 to B4
(Effect of firing of aluminum particles and combined use of antioxidant)
The heat conductive sheets of Experimental Examples B1 to B4 were prepared by repeating the operation of Experimental Example A1 other than using the compounding ingredients shown in Table 2. With respect to the obtained thermal conductivity sheet, the thermal conductivity and the compression retention rate were measured in the same manner as in Experimental Example A1. The heat conductive sheet was aged at 200 ° C. for 20 hours. The results obtained are shown in Table 2.

Figure 2020147631
Figure 2020147631

(実験例B1〜B4の評価)
実験例B1及びB2の熱伝導性シートは、両者とも表面酸化膜の厚みが確認できない程度に薄く(厚さ3nm以下と推察)、また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が、85%を大きく下回る80.50%であるアルミニウム粒子を使用している。但し、実験例B1の熱伝導性シートは酸化防止剤を使用していないが、実験例B2の熱伝導性シートは、レスヒンダードタイプのフェノール系酸化防止剤を使用している。このため、表2から分かるように、実験例B1の熱伝導性シートの圧縮保持率は2.90%であったが、実験例B2の熱伝導性シートの圧縮保持率は19.00%であり、実験例B1の熱伝導性シートよりも改善されていることが分かる。
(Evaluation of Experimental Examples B1 to B4)
The heat conductive sheets of Experimental Examples B1 and B2 are both so thin that the thickness of the surface oxide film cannot be confirmed (estimated to be 3 nm or less in thickness), and the aluminum on the surface of the aluminum particles is analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. Aluminum particles are used in which a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak is acquired and the ratio of aluminum oxide calculated from the spectrum is 80.50%, which is much lower than 85%. However, the heat conductive sheet of Experimental Example B1 does not use an antioxidant, but the heat conductive sheet of Experimental Example B2 uses a less hindered type phenolic antioxidant. Therefore, as can be seen from Table 2, the compressive retention rate of the heat conductive sheet of Experimental Example B1 was 2.90%, but the compressive retention rate of the thermal conductive sheet of Experimental Example B2 was 19.00%. It can be seen that there is an improvement over the thermal conductivity sheet of Experimental Example B1.

実験例B3及びB4の熱伝導性シートでは、表面酸化膜の厚みが8.36nmであり、また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が、85%を大きく上回る93.00%であるアルミニウム粒子を使用している。但し、実験例B4の熱伝導性シートは酸化防止剤を使用していないが、実験例B3の熱伝導性シートは、レスヒンダードタイプのフェノール系酸化防止剤を使用している。このため、表2から分かるように、実験例B4の熱伝導性シートの圧縮保持率は15.27%であったが、実験例B3の熱伝導性シートの圧縮保持率は36.00%であり、実験例B4の熱伝導性シートよりも改善されていることが分かる。 In the thermal conductive sheets of Experimental Examples B3 and B4, the thickness of the surface oxide film is 8.36 nm, and the narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak in the X-ray photoelectron spectroscopy analysis of the aluminum on the surface of the aluminum particles. , And the ratio of aluminum oxide calculated from it is 93.000%, which is much higher than 85%. However, the heat conductive sheet of Experimental Example B4 does not use an antioxidant, but the heat conductive sheet of Experimental Example B3 uses a less hindered type phenolic antioxidant. Therefore, as can be seen from Table 2, the compression retention rate of the heat conductive sheet of Experimental Example B4 was 15.27%, but the compression retention rate of the heat conductivity sheet of Experimental Example B3 was 36.00%. It can be seen that there is an improvement over the thermal conductivity sheet of Experimental Example B4.

実験例B2と実験例B3とを対比すると、両者とも酸化防止剤を使用しているが、アルミニウム粒子の表面酸化膜厚が相違している。酸化膜が相対的に薄いと考えられる実験例B2の熱伝導性シートの圧縮保持率が19.00%であるのに対し、酸化膜が相対的に厚いと考えられる実験例B3の熱伝導性シートの圧縮保持率が36.00%であり、実験例B2の熱伝導性シートよりも改善されていることが分かる。 Comparing Experimental Example B2 and Experimental Example B3, they both use an antioxidant, but the surface oxide film thickness of the aluminum particles is different. The thermal conductivity sheet of Experimental Example B2, which is considered to have a relatively thin oxide film, has a compression retention rate of 19.00%, whereas the thermal conductivity of Experimental Example B3, which is considered to have a relatively thick oxide film, is 19.00%. It can be seen that the compression retention rate of the sheet is 36.00%, which is improved as compared with the heat conductive sheet of Experimental Example B2.

実験例B1とB4とを対比すると、両者とも酸化防止剤を使用していないが、アルミニウム粒子の表面酸化膜厚が相違している。酸化膜が相対的に薄いと考えられる実験例B1の熱伝導性シートの圧縮保持率が2.90%であるのに対し、酸化膜が相対的に厚いと考えられる実験例B4の熱伝導性シートの圧縮保持率が15.27%であり、実験例B1の熱伝導性シートよりも改善されていることが分かる。 Comparing Experimental Examples B1 and B4, they do not use an antioxidant, but the surface oxide film thickness of the aluminum particles is different. The heat conductivity of the heat conductive sheet of Experimental Example B1 in which the oxide film is considered to be relatively thin is 2.90%, whereas the heat conductivity of Experimental Example B4 in which the oxide film is considered to be relatively thick is 2.90%. It can be seen that the compression retention rate of the sheet is 15.27%, which is improved as compared with the heat conductive sheet of Experimental Example B1.

実験例C1〜C4
(酸化防止剤の種類の影響)
表3の配合成分を使用すること以外、実験例A1の操作を繰り返すことにより、実験例C1〜C4の熱伝導性シートを作成した。得られた熱伝導性シートについて、実験例A1と同様に、熱伝導率と圧縮保持率とを測定した。なお、熱伝導性シートのエージングは、150℃で250時間という条件で行った。得られた結果を表3に示す。
Experimental Examples C1 to C4
(Effect of type of antioxidant)
The heat conductive sheets of Experimental Examples C1 to C4 were prepared by repeating the operation of Experimental Example A1 except that the compounding ingredients shown in Table 3 were used. With respect to the obtained thermal conductivity sheet, the thermal conductivity and the compression retention rate were measured in the same manner as in Experimental Example A1. The heat conductive sheet was aged at 150 ° C. for 250 hours. The results obtained are shown in Table 3.

Figure 2020147631
Figure 2020147631

(実験例C1〜C4の評価)
実験例C1〜C4の熱伝導性シートは、いずれもフェノール系酸化防止剤を使用している。具体的には、実験例C1の熱伝導性シートでは、レスヒンダードタイプのものが使用されており、実験例C2の熱伝導性シートでは、セミヒンダードタイプのものが使用されており、そして実験例C3及び実験例C4の熱伝導性シートでは、ヒンダードタイプのものが使用されている。このため、表3から分かるように、セミヒンダードタイプのフェノール系酸化防止剤を使用することで、他のタイプのフェノール系酸化防止剤を使用した場合に比べ、熱伝導性シートの圧縮保持率が著しく改善されたことが分かる。
(Evaluation of Experimental Examples C1 to C4)
The heat conductive sheets of Experimental Examples C1 to C4 all use a phenolic antioxidant. Specifically, the heat conductive sheet of Experimental Example C1 uses a less hindered type, and the heat conductive sheet of Experimental Example C2 uses a semi-hindered type, and In the heat conductive sheets of Experimental Example C3 and Experimental Example C4, hindered type sheets are used. Therefore, as can be seen from Table 3, by using a semi-hindered type phenolic antioxidant, the compression retention rate of the heat conductive sheet is higher than that when other types of phenolic antioxidants are used. Can be seen to have improved significantly.

本発明の熱伝導性材料は、熱伝導性フィラとして、膜厚が50nm以下の酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子であり、また、アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が、85%以上となっているアルミニウム粒子を少なくとも使用する。このため、熱伝導性材料に良好な熱伝導性を付与することができ、しかもアルミニウム粒子の表面活性を抑制してバインダ成分の劣化を抑制できる。よって、本発明の熱伝導性材料は、パーソナルコンピュータやモバイルフォーンをはじめとする様々な精密電子装置に備えられている集積回路等の発熱体から熱を除去する際に有用である。 The thermally conductive material of the present invention is an aluminum particle coated with an aluminum oxide film having a thickness of 50 nm or less as a thermally conductive filler, and the aluminum on the surface of the aluminum particle is subjected to X-ray photoelectron spectroscopic analysis. At least aluminum particles in which a narrow scan (high resolution) spectrum of the Al2p peak is acquired and the proportion of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 85% or more are used. Therefore, good thermal conductivity can be imparted to the thermally conductive material, and the surface activity of the aluminum particles can be suppressed to suppress deterioration of the binder component. Therefore, the thermally conductive material of the present invention is useful for removing heat from a heating element such as an integrated circuit provided in various precision electronic devices such as a personal computer and a mobile phone.

Claims (14)

バインダ成分と熱伝導性フィラとを含有する熱伝導性材料であって、
前記熱伝導性フィラが、酸化アルミニウム膜で被覆されているアルミニウム粒子を含み、
前記アルミニウム粒子を被覆している酸化アルミニウム膜の膜厚が50nm以下であり、
前記アルミニウム粒子の表面のアルミニウムについて、X線光電子分光分析におけるAl2pピークのナロースキャン(高分解能)スペクトルを取得し、それから算出される酸化アルミニウムの割合が、85%以上である熱伝導性材料。
A thermally conductive material containing a binder component and a thermally conductive filler.
The thermally conductive filler contains aluminum particles coated with an aluminum oxide film and contains aluminum particles.
The film thickness of the aluminum oxide film covering the aluminum particles is 50 nm or less, and the film thickness is 50 nm or less.
A thermally conductive material in which a narrow scan (high resolution) spectrum of an Al2p peak in X-ray photoelectron spectroscopic analysis is obtained for the aluminum on the surface of the aluminum particles, and the proportion of aluminum oxide calculated from the narrow scan (high resolution) spectrum is 85% or more.
酸化アルミニウム膜の膜厚が、3nm以上である請求項1記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 1, wherein the aluminum oxide film has a film thickness of 3 nm or more. 前記アルミニウム粒子の平均粒径が、1μm以上100μm以下である請求項1又は2記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 1 or 2, wherein the average particle size of the aluminum particles is 1 μm or more and 100 μm or less. 前記アルミニウム粒子の形状が、紡錘状である請求項1〜3のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to any one of claims 1 to 3, wherein the shape of the aluminum particles is spindle-shaped. 熱伝導性材料中の前記熱伝導性フィラの含有量が、60体積%以上90体積%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the heat conductive filler in the heat conductive material is 60% by volume or more and 90% by volume or less. 熱伝導性フィラ中の前記アルミニウム粒子の含有量が、5体積%以上50体積%である請求項1〜5のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the aluminum particles in the heat conductive filler is 5% by volume or more and 50% by volume. 熱伝導性フィラが、アルミナ粒子と窒化アルミニウム粒子とを含有する請求項1〜6のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to any one of claims 1 to 6, wherein the heat conductive filler contains alumina particles and aluminum nitride particles. アルミナ粒子の平均粒径が、0.5μm以上100μm以下、窒化アルミニウム粒子の平均粒径が、1μm以上100μm以下である請求項7記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to claim 7, wherein the average particle size of the alumina particles is 0.5 μm or more and 100 μm or less, and the average particle size of the aluminum nitride particles is 1 μm or more and 100 μm or less. アルミニウム粒子100体積部に対し、アルミナ粒子を1体積部以上200体積部以下、窒化アルミニウム粒子を10体積部以上500体積部以下含有する請求項7又は8記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 7 or 8, which contains 1 volume part or more and 200 parts by volume or less of alumina particles and 10 parts by volume or more and 500 parts by volume or less of aluminum nitride particles with respect to 100 parts by volume of aluminum particles. 更に酸化防止剤を含有する請求項1〜9のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The thermally conductive material according to any one of claims 1 to 9, further comprising an antioxidant. 酸化防止剤がフェノール系酸化防止剤である請求項10記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 10, wherein the antioxidant is a phenolic antioxidant. フェノール系酸化防止剤が、セミヒンダードタイプである請求項11記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to claim 11, wherein the phenolic antioxidant is a semi-hindered type. シート状又はフィルム状に成形されている請求項1〜12のいずれかに記載の熱伝導性材料。 The heat conductive material according to any one of claims 1 to 12, which is molded into a sheet or a film. 発熱材と放熱体との間に、請求項1〜13のいずれかに記載の熱伝導性材料が挟持されている構造体。 A structure in which the heat conductive material according to any one of claims 1 to 13 is sandwiched between a heat generating material and a heat radiating body.
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