JP2021075661A - Interface heat conductive sheet - Google Patents

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Abstract

To provide an interfacial heat conductive sheet composed of a polymer material as a base material exhibiting high interfacial heat conductivity, and capable of producing with ease.SOLUTION: The interfacial heat conductive sheet includes a porous polymer sheet, and a carbon particle filled in pores of the porous polymer sheet. As the carbon particle, at least one of a flaky graphite, and a fibrous graphite is preferable. When the average pore diameter of the porous polymer sheet is D1, and the average value of maximum diameters of carbon particles is D2 it is preferable to be D1≥D2×2 . The interfacial heat conductive sheet ca be produced by impregnating the porous polymer sheet with a dispersion of carbon particles.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、各種電子機器や照明機器等に好適に用いられる面間熱伝導シートに関する。 The present invention relates to an intersurface heat conductive sheet that is suitably used for various electronic devices, lighting devices, and the like.

各種電子機器あるいは照明機器などでは、用いられている素子の発熱により機器が長時間高温さらされると動作不良や故障についながる。このため機器の昇温を防ぐために熱伝導部材が広く用いられている。熱伝導部材は素子の発熱を拡散する、あるいは大気等、系外に放出するための放熱部材に伝えることで機器の昇温を防ぐ効果がある。 In various electronic devices or lighting devices, if the device is exposed to high temperature for a long time due to the heat generated by the elements used, it will lead to malfunction or failure. Therefore, a heat conductive member is widely used to prevent the temperature of the device from rising. The heat conductive member has the effect of preventing the temperature rise of the device by diffusing the heat generated by the element or transmitting it to the heat radiating member for discharging it to the outside of the system such as the atmosphere.

熱伝導部材として金属やセラミックスを用いると、軽量化しにくい、加工性が悪い、柔軟性が低い、といった問題が起こる場合がある。これらの問題は、多くの場合、樹脂やゴムからなる高分子材料を母材とすることにより解決することができる。このため、例えば、樹脂中にセラミックス微粒子を分散させたものが用いられている。 When metal or ceramics is used as the heat conductive member, problems such as difficulty in weight reduction, poor workability, and low flexibility may occur. In many cases, these problems can be solved by using a polymer material made of resin or rubber as a base material. Therefore, for example, one in which ceramic fine particles are dispersed in a resin is used.

高分子材料よりなる熱伝導部材としては、シート状の高分子材料を基体とし、熱を当該高分子シートの主面に対して垂直方向(面間方向、すなわちシート厚さ方向)に伝えるための面間熱伝導シートがある。具体的には、電子回路などの熱源とヒートシンクとの間の微小な間隙を埋めることで、両者の間に熱がスムーズに流れるようにするサーマルインターフェイスマテリアル(TIM)が挙げられる。TIMについては例えば特許文献1に記載されている。TIMにはこれらの間隙を埋めるための柔軟性が求められることから、主として高分子材料を母材としたものが用いられる。 As the heat conductive member made of a polymer material, a sheet-shaped polymer material is used as a substrate, and heat is transferred in a direction perpendicular to the main surface of the polymer sheet (interplanetary direction, that is, sheet thickness direction). There is an inter-face heat conduction sheet. Specific examples thereof include a thermal interface material (TIM) that fills a minute gap between a heat source such as an electronic circuit and a heat sink so that heat can flow smoothly between the two. TIM is described in, for example, Patent Document 1. Since the TIM is required to have flexibility to fill these gaps, a TIM mainly made of a polymer material is used.

その他にも、高分子材料が電子部品を実装するプリント基板であり、当該電子部品の発熱をプリント基板の実装面とは反対側の面に設けられた放熱部材へ伝えるために、プリント基板の面間方向に熱を伝える構造を用いることがある(例えば特許文献2)。この場合はプリント基板の電子部品下部に微細な貫通孔を設け、そこに銅などの金属の部材を差し込んで面間方向の熱伝導性を得ている。 In addition, the polymer material is a printed circuit board on which electronic components are mounted, and the surface of the printed circuit board is used to transmit the heat generated by the electronic components to the heat radiating member provided on the surface opposite to the mounting surface of the printed circuit board. A structure that transfers heat in the inter-direction may be used (for example, Patent Document 2). In this case, a fine through hole is provided in the lower part of the electronic component of the printed circuit board, and a metal member such as copper is inserted into the through hole to obtain thermal conductivity in the interplane direction.

特表2010−538111号公報Special Table 2010-538111 特開2014−170835号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-170835

高分子材料を母材とする熱伝導シートの問題は、高い熱伝導率が得られないことにある。例えば、TIMとして多く用いられるシリコーンゴムの熱伝導率は0.2〜5W/m・K程度と小さく、熱伝導性能は十分ではないために、より高い熱伝導率のものが求められている。また、高分子材料の貫通孔に金属の部材を差し込んだ構造のものは、加工や挿入プロセスに高い精度が要求されるため、製造が難しいという欠点がある。 The problem with the heat conductive sheet using a polymer material as the base material is that high thermal conductivity cannot be obtained. For example, the thermal conductivity of silicone rubber, which is often used as a TIM, is as small as about 0.2 to 5 W / m · K, and the thermal conductivity is not sufficient. Therefore, a silicone rubber having a higher thermal conductivity is required. Further, a structure in which a metal member is inserted into a through hole of a polymer material has a drawback that it is difficult to manufacture because high precision is required for processing and insertion process.

本発明は、高分子材料を母材とした面間熱伝導シートであって、高い面間熱伝導性を示し、かつ容易に製造することが可能な面間熱伝導シートを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a face-to-face heat conduction sheet using a polymer material as a base material, which exhibits high face-to-face heat conductivity and can be easily manufactured. And.

本発明者は上記課題を解決すべく検討を重ねた結果、多孔高分子シートの孔内に炭素粒子を充填した複合材を用いることで、上記課題を解決することができることを見出した。
即ち、本発明は以下を要旨とする。
As a result of repeated studies to solve the above problems, the present inventor has found that the above problems can be solved by using a composite material in which the pores of the porous polymer sheet are filled with carbon particles.
That is, the gist of the present invention is as follows.

[1] 多孔高分子シートと、該多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子とを有する面間熱伝導シート。 [1] An interplanetary heat conductive sheet having a porous polymer sheet and carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet.

[2] 前記炭素粒子が薄片状黒鉛及び繊維状黒鉛のうちの少なくとも一方である[1]に記載の面間熱伝導シート。 [2] The interplane heat conduction sheet according to [1], wherein the carbon particles are at least one of flaky graphite and fibrous graphite.

[3] 前記炭素粒子が薄片状黒鉛である[2]に記載の面間熱伝導シート。 [3] The face-to-face heat conduction sheet according to [2], wherein the carbon particles are flaky graphite.

[4] 薄片状黒鉛の厚みが100nm以下である[3]に記載の面間熱伝導シート。 [4] The face-to-face heat conductive sheet according to [3], wherein the flaky graphite has a thickness of 100 nm or less.

[5] 前記多孔高分子シートの平均孔径をD1、前記炭素粒子の最大径の平均値をD2としたとき、D1≧D2×2である[1]ないし[4]のいずれかに記載の面間熱伝導シート。 [5] The surface according to any one of [1] to [4], where D1 ≧ D2 × 2 when the average pore diameter of the porous polymer sheet is D1 and the average value of the maximum diameters of the carbon particles is D2. Interheat conduction sheet.

[6] 前記多孔高分子シートの平均孔径をD1、前記炭素粒子の最大径の平均値をD2としたとき、D1≦D2×3000である[1]ないし[5]のいずれかに記載の面間熱伝導シート。 [6] The surface according to any one of [1] to [5], where D1 ≦ D2 × 3000, where D1 is the average pore diameter of the porous polymer sheet and D2 is the average value of the maximum diameters of the carbon particles. Interheat conduction sheet.

[7] 前記多孔高分子シートの孔は、該多孔高分子シートの主面に対し垂直に開けられている[1]ないし[6]のいずれかに記載の面間熱伝導シート。 [7] The face-to-face heat conductive sheet according to any one of [1] to [6], wherein the pores of the porous polymer sheet are formed perpendicular to the main surface of the porous polymer sheet.

[8] [1]ないし[7]のいずれかに記載の面間熱伝導シートの製造方法であり、多孔高分子シートに、炭素粒子の分散液を含浸させる工程を含む面間熱伝導シートの製造方法。 [8] The method for producing an interplanar heat conductive sheet according to any one of [1] to [7], which comprises a step of impregnating a porous polymer sheet with a dispersion of carbon particles. Production method.

多孔高分子シートの孔内に炭素粒子を充填した複合材よりなる本発明の面間熱伝導シートは、炭素粒子に由来して面間方向に高い熱伝導性を有すると共に、母材である多孔高分子シートの柔軟かつ軽量な性質を併せ持つことができるため、TIM等の各種用途に好適である。
また、本発明の面間熱伝導シートは、多孔高分子シートの孔内に炭素粒子を充填するのみで製造することができるため、その製造は非常に容易である。
The face-to-face heat conductive sheet of the present invention, which is made of a composite material in which the pores of the porous polymer sheet are filled with carbon particles, is derived from carbon particles and has high heat conductivity in the face-to-face direction, and is a porous base material. Since it can have both the flexible and lightweight properties of the polymer sheet, it is suitable for various applications such as TIM.
Further, since the face-to-face heat conduction sheet of the present invention can be produced only by filling the pores of the porous polymer sheet with carbon particles, the production thereof is very easy.

本発明の面間熱伝導シートは、主に多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子を介して熱が流れるため、炭素粒子を充填する多孔高分子シートの孔の密度、サイズ等を変えることにより、熱伝導率を任意に調整することができる。
また、多孔高分子シート内で孔の分布を変化させることで、局所的に熱伝導率の異なる部分を設けることも可能である。このように局所的に熱伝導率の異なる部分を有する面間熱伝導シートによれば、例えば、面方向に均一な温度分布を有する熱源の上に、この面間熱伝導シートを配置することで不均一な温度分布を任意に形成することが可能となる。逆に温度分布が不均一な熱源上にこの面間熱伝導シートを配置することで、温度分布を均一にすることもできる。
Since the heat conduction sheet of the present invention mainly allows heat to flow through the carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet, the density, size, etc. of the pores of the porous polymer sheet filled with the carbon particles can be determined. By changing it, the thermal conductivity can be adjusted arbitrarily.
Further, by changing the distribution of pores in the porous polymer sheet, it is possible to locally provide portions having different thermal conductivity. According to the face-to-face heat-conducting sheet having portions having locally different thermal conductivity, for example, by arranging the face-to-face heat-conducting sheet on a heat source having a uniform temperature distribution in the plane direction. It is possible to arbitrarily form a non-uniform temperature distribution. On the contrary, by arranging the face-to-face heat conduction sheet on a heat source having a non-uniform temperature distribution, the temperature distribution can be made uniform.

本発明における炭素粒子を内包した多孔高分子シートは、電磁波遮蔽性能や吸音性能をも有するものであるため、本発明の面間熱伝導シートは、電磁波遮蔽や吸音といった性能をも併せ持つことができる。 Since the porous polymer sheet containing carbon particles in the present invention also has electromagnetic wave shielding performance and sound absorbing performance, the surface heat conductive sheet of the present invention can also have performances such as electromagnetic wave shielding and sound absorption. ..

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below.

本発明の面間熱伝導シートは、多孔高分子シートと、該多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子とを有することを特徴とする。 The face-to-face heat conductive sheet of the present invention is characterized by having a porous polymer sheet and carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet.

[多孔高分子シート]
多孔高分子シートとは、高分子材料よりなる多孔シートである。
本発明に用いる多孔高分子シートを構成する高分子材料としては、例えば樹脂あるいはゴムが挙げられる。
多孔高分子シートは熱源に接触ないし近接して用いられるものであることから、この多孔高分子シートを構成する高分子材料は、耐熱温度が100℃以上であるものが好ましい。高分子材料のより好ましくい耐熱温度は150℃以上であり、さらに好ましくは200℃以上である。
高分子材料の耐熱温度は、樹脂の場合はTg(ガラス転移点)で規定され、ゴムの場合は耐熱限界温度で規定される。
[Perforated polymer sheet]
The porous polymer sheet is a porous sheet made of a polymer material.
Examples of the polymer material constituting the porous polymer sheet used in the present invention include resin and rubber.
Since the porous polymer sheet is used in contact with or close to a heat source, the polymer material constituting the porous polymer sheet preferably has a heat resistant temperature of 100 ° C. or higher. A more preferable heat resistant temperature of the polymer material is 150 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher.
The heat resistant temperature of a polymer material is defined by Tg (glass transition point) in the case of resin, and is defined by the heat resistant limit temperature in the case of rubber.

本発明に用いる多孔高分子シートの構成材料として好ましい樹脂としては、例えばナイロン、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル、ポリイミド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。
また、好ましいゴムとしては天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。これらのゴムのうち、特にシリコーンゴム、フッ素ゴムは耐熱性、柔軟性の観点から好ましい材料である。
これらの樹脂やゴムは1種のみを用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
多孔高分子シートを構成するこれらの高分子材料には、ガラス繊維等の強化材や、その他の添加剤等を配合してもよい。
Preferred resins as a constituent material of the porous polymer sheet used in the present invention include, for example, polyesters such as nylon, fluororesin, silicone resin, polyethylene terephthalate (PET), and polyethylene naphthalate (PEN), polyimide, epoxy resin, and phenol resin. Can be mentioned.
Further, preferred rubbers include natural rubber, styrene-butadiene rubber, acrylic rubber, silicone rubber, fluororubber and the like. Of these rubbers, silicone rubber and fluororubber are particularly preferable materials from the viewpoint of heat resistance and flexibility.
Only one kind of these resins and rubbers may be used, or two or more kinds thereof may be mixed and used.
Reinforcing materials such as glass fibers, other additives, and the like may be blended with these polymer materials constituting the porous polymer sheet.

本発明に用いる多孔高分子シートは、十分な量の炭素粒子を内包するために、その空隙率が、好ましくは10%以上であり、より好ましくは20%以上、さらに好ましくは30%以上である。一方、機械的強度を確保するために、多孔高分子シートの空隙率は98%以下であることが好ましく、95%以下であることがより好ましい。 The porous polymer sheet used in the present invention has a porosity of preferably 10% or more, more preferably 20% or more, still more preferably 30% or more in order to contain a sufficient amount of carbon particles. .. On the other hand, in order to secure the mechanical strength, the porosity of the porous polymer sheet is preferably 98% or less, more preferably 95% or less.

ここで、多孔高分子シートの空隙率は、多孔高分子シートの質量M(g)と、見掛け体積V(cm)、多孔高分子シートの構成材料の比重D(g/cm)から下記式により算出される。
空隙率(%)=[1−{M÷(V×D)}]×100
Here, the porosity of the porous polymer sheet is as follows from the mass M (g) of the porous polymer sheet, the apparent volume V (cm 3 ), and the specific gravity D (g / cm 3 ) of the constituent material of the porous polymer sheet. Calculated by the formula.
Porosity (%) = [1- {M ÷ (V × D)}] × 100

また、多孔高分子シートの孔径をある程度確保して炭素粒子を充填し易くする観点から、多孔高分子シートの孔径の平均値D1は、0.05mm以上であることが好ましく、0.08mm以上であることがより好ましく、0.1mm以上であることがさらに好ましく、0.12mm以上であることが特に好ましく、0.14mm以上であることが最も好ましい。一方、多孔高分子シートの強度を確保する観点から、またD1が大きすぎると多孔高分子シートの孔内に炭素粒子を保持しきれなくなり、炭素粒子の剥落で欠陥が発生してしまうため、D1は、5mm以下であることが好ましく、4mm以下であることがより好ましく、3mm以下であることが特に好ましい。
ここで、多孔高分子シートの孔径の平均値D1は、光学顕微鏡ないし走査型電子顕微鏡(SEM)にて多孔高分子シートを平面視したときに観察される孔について測定される20個の孔径の算術平均値である。
Further, from the viewpoint of securing the pore size of the porous polymer sheet to some extent and facilitating filling with carbon particles, the average value D1 of the pore size of the porous polymer sheet is preferably 0.05 mm or more, preferably 0.08 mm or more. It is more preferably 0.12 mm or more, particularly preferably 0.12 mm or more, and most preferably 0.14 mm or more. On the other hand, from the viewpoint of ensuring the strength of the porous polymer sheet, and if D1 is too large, the carbon particles cannot be retained in the pores of the porous polymer sheet, and defects occur due to the carbon particles peeling off. Therefore, D1 Is preferably 5 mm or less, more preferably 4 mm or less, and particularly preferably 3 mm or less.
Here, the average value D1 of the pore diameters of the porous polymer sheet is 20 pore diameters measured for the pores observed when the porous polymer sheet is viewed in a plan view with an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM). Arithmetic mean.

多孔高分子シートの孔は、孔内の面の少なくとも一部がシートの主面に対し垂直であることが好ましい。これは、分子間力で炭素粒子が孔の壁面に並行に密着したとき、当該炭素粒子のベーサル面の方向が面間方向を向いてこの方向に熱を伝えやすくなるためである。 It is preferable that at least a part of the pores of the porous polymer sheet is perpendicular to the main surface of the sheet. This is because when the carbon particles are brought into close contact with the wall surface of the pores in parallel by an intermolecular force, the direction of the basal surface of the carbon particles faces the interplanetary direction, and heat can be easily transferred in this direction.

また、多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子が面間方向に熱を伝えやすくするために、多孔高分子シートの主面の片面(一方のシート面)から対抗する面(他方のシート面)まで孔が貫通している、あるいはほぼ貫通していることが好ましい。ここで、「ほぼ貫通している」とは、多孔高分子シートの厚さ(面間距離)の90%以上に孔が存在することをさす。 Further, in order for the carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet to easily transfer heat in the inter-plane direction, one surface (one sheet surface) of the main surface of the porous polymer sheet is opposed to the other surface (the other). It is preferable that the holes penetrate or almost penetrate to the sheet surface). Here, "almost penetrates" means that holes are present in 90% or more of the thickness (inter-plane distance) of the porous polymer sheet.

多孔高分子シートの上面から見た孔の形状(孔の平面視形状)は円形であっても四角形やハニカム状など他の形状であってもよい。
多孔高分子シートは高分子シートの面間方向に孔が開いた形態でもよいし、高分子細線が結合した形態でもよい。またメッシュ状であってもよい。高分子細線よりなるメッシュ状の多孔高分子シートの場合、その線幅(繊維径)は10〜1000μmで、1インチあたりの開口数は10〜200メッシュ程度であることが好ましい。
The shape of the holes seen from the upper surface of the porous polymer sheet (the shape of the holes in a plan view) may be circular, or may be another shape such as a quadrangle or a honeycomb.
The porous polymer sheet may have holes in the inter-plane direction of the polymer sheet, or may be a form in which fine polymer wires are bonded. It may also be in the form of a mesh. In the case of a mesh-like porous polymer sheet made of fine polymer wires, the line width (fiber diameter) is preferably 10 to 1000 μm, and the numerical aperture per inch is preferably about 10 to 200 mesh.

なお、孔が多孔高分子シートの主面に対し垂直に開けられておりかつ貫通している場合、空隙率は開口率と一致する。 When the pores are formed perpendicular to the main surface of the porous polymer sheet and penetrate the pores, the porosity matches the aperture ratio.

本発明の面間熱伝導シートの形状、寸法は、その用途(適用対象)によって異なり、特に制限はないが、厚すぎると熱源から放熱部材に熱を伝える能力が低下するので厚さ5mm以下であることが好ましい。面間熱伝導シートがTIMである場合、厚さは熱源と放熱部材の間隙を埋めるのに十分なものでなくてはならず、また薄すぎると多孔高分子シートの孔内の炭素粒子を多孔高分子シートとの間の分子間力で保持できなくなるので50μm以上であることが好ましい。
従って、本発明に用いる多孔高分子シートの厚さについても、このような厚さの面間熱伝導シートとなるように、50μm以上5mm以下であることが好ましい。
The shape and dimensions of the face-to-face heat conductive sheet of the present invention vary depending on the application (applicable object), and are not particularly limited. It is preferable to have. If the intermolecular heat conductive sheet is TIM, the thickness must be sufficient to fill the gap between the heat source and the heat dissipation member, and if it is too thin, the carbon particles in the pores of the porous polymer sheet will be porous. It is preferably 50 μm or more because it cannot be held by the intermolecular force between the polymer sheet and the polymer sheet.
Therefore, the thickness of the porous polymer sheet used in the present invention is preferably 50 μm or more and 5 mm or less so as to obtain an inter-plane heat conductive sheet having such a thickness.

このような多孔高分子シートの製造方法としては、特に制限されないが、高分子材料中に発泡剤を入れて加熱し発泡させる方法、繊維状の高分子材料を組み合わせてメッシュ状にする方法、高分子シートに機械的切削やレーザー、水流、エッチングなどで孔を開ける方法、孔形成のための中子や突起等を有する金型を用いて多孔高分子シートを成形する方法などが挙げられる。 The method for producing such a porous polymer sheet is not particularly limited, but a method in which a foaming agent is put in a polymer material and heated to foam, a method in which fibrous polymer materials are combined to form a mesh, and a high molecular weight material are used. Examples thereof include a method of making holes in a molecular sheet by mechanical cutting, laser, water flow, etching, etc., and a method of forming a porous polymer sheet using a mold having cores and protrusions for forming holes.

[炭素粒子]
炭素粒子としては薄片状及び繊維状のうちの少なくとも一方の黒鉛を用いることが好ましい。特に薄片状黒鉛を用いることにより、炭素粒子と多孔高分子シートの孔の壁面が分子間力で結合して、たとえ貫通孔であっても炭素粒子を安定に充填することができるようになる。また分子間力により各々の炭素粒子のベーサル面が結合することで熱伝導性を向上させることができる。この分子間力は炭素粒子の厚みが薄いほど強くなるため、十分に強い分子間力を得るためには厚みの薄い薄片状黒鉛であることが好ましく、その厚みの平均値は100nm以下が好ましく、50nm以下がさらに好ましく、25nm以下が特に好ましく、中でも厚みが10nm以下になる、いわゆるグラフェンが最も好ましい。グラフェンの中でも、平均厚み8nm以下が好ましく、6nm以下がより好ましく、4nm以下が最も好ましい。ただし、炭素の原子サイズから薄片状黒鉛の厚みの下限は約0.3nmとなる。
[Carbon particles]
As the carbon particles, it is preferable to use at least one of flaky and fibrous graphite. In particular, by using flaky graphite, the carbon particles and the wall surface of the pores of the porous polymer sheet are bonded by an intermolecular force, and the carbon particles can be stably filled even if the pores are through holes. Further, the thermal conductivity can be improved by binding the basal surfaces of the carbon particles by the intermolecular force. Since this intermolecular force becomes stronger as the thickness of the carbon particles becomes thinner, it is preferable to use thin flake graphite in order to obtain a sufficiently strong intermolecular force, and the average value of the thickness is preferably 100 nm or less. 50 nm or less is more preferable, 25 nm or less is particularly preferable, and so-called graphene having a thickness of 10 nm or less is most preferable. Among the graphenes, the average thickness is preferably 8 nm or less, more preferably 6 nm or less, and most preferably 4 nm or less. However, the lower limit of the thickness of flaky graphite is about 0.3 nm due to the atomic size of carbon.

繊維状の黒鉛としてはカーボンナノチューブが挙げられる。繊維状黒鉛の好ましい直径(繊維径)は10〜1000nmであり、強い分子間力を得るために上記薄片状黒鉛の厚みと同程度の直径が好ましい。 Examples of fibrous graphite include carbon nanotubes. The preferable diameter (fiber diameter) of the fibrous graphite is 10 to 1000 nm, and the diameter is preferably about the same as the thickness of the flaky graphite in order to obtain a strong intermolecular force.

前述の多孔高分子シートの孔内に炭素粒子が入り込んでいくためには、多孔高分子シートの平均孔径D1が炭素粒子の最大径の平均値D2より十分大きいことが好ましいため、D1≧D2×2であることが好ましく、D1≧D2×3であることがより好ましく、D1≧D2×5であることが更に好ましく、D1≧D2×10であることが特に好ましい。一方で、炭素粒子の最大径の平均値D2に対して多孔高分子シートの平均孔径D1が過度に大きいものは、多孔高分子シートの孔の壁面と炭素粒子の間の分子間力が孔内の炭素粒子を支えきれなくなり、炭素粒子が容易に剥落して欠陥を生じてしまうおそれがある。このため、D1≦D2×3000であることが好ましく、D1≦D2×2000であることがより好ましく、D1≦D2×1000であることがさらに好ましく、D1≦D2×500であることが特に好ましく、D1≦D2×200であることが最も好ましい。 In order for the carbon particles to enter the pores of the above-mentioned porous polymer sheet, it is preferable that the average pore diameter D1 of the porous polymer sheet is sufficiently larger than the average value D2 of the maximum diameters of the carbon particles. It is preferably 2, more preferably D1 ≧ D2 × 3, further preferably D1 ≧ D2 × 5, and particularly preferably D1 ≧ D2 × 10. On the other hand, when the average pore size D1 of the porous polymer sheet is excessively large with respect to the average value D2 of the maximum diameters of the carbon particles, the intermolecular force between the pore wall surface of the porous polymer sheet and the carbon particles is inside the pores. The carbon particles cannot be supported, and the carbon particles may easily come off and cause defects. Therefore, D1 ≦ D2 × 3000 is preferable, D1 ≦ D2 × 2000 is more preferable, D1 ≦ D2 × 1000 is more preferable, and D1 ≦ D2 × 500 is particularly preferable. Most preferably, D1 ≦ D2 × 200.

また、炭素粒子間の接合部は熱抵抗を生じるので、大きい炭素粒子を用いて粒子間接合部の数を減らした方が良いという観点から、炭素粒子の最大径の平均値D2は、0.1μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましく、3μm以上であることがさらに好ましく、5μm以上であることが特に好ましく、10μm以上であることが最も好ましい。一方、多孔高分子シートの孔内に挿入するする観点から、D2は、500μm以下であることが好ましく、200μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがさらに好ましく、50μm以下であることが特に好ましく、20μm以下であることが最も好ましい。 Further, since the joints between carbon particles cause thermal resistance, the average value D2 of the maximum diameters of the carbon particles is 0. From the viewpoint that it is better to reduce the number of joints between the particles by using large carbon particles. It is preferably 1 μm or more, more preferably 1 μm or more, further preferably 3 μm or more, particularly preferably 5 μm or more, and most preferably 10 μm or more. On the other hand, from the viewpoint of inserting into the pores of the porous polymer sheet, D2 is preferably 500 μm or less, more preferably 200 μm or less, further preferably 100 μm or less, and further preferably 50 μm or less. Is particularly preferable, and 20 μm or less is most preferable.

ここで、炭素粒子の最大径とは、炭素粒子を2枚の平行な板で挟んだ場合に、この2枚の平行な板の間隔が最も大きくなる部分の当該間隔の大きさに該当し、例えば薄片状黒鉛であればそのベーサル面の最も大きい径部分の長さをさす。また、繊維状黒鉛であれば繊維長さをさす。炭素粒子の最大径の平均値D2は、例えば炭素粒子の20個以上を走査型電子顕微鏡(SEM)あるいは走査型プローブ顕微鏡(SPM)で観察して測定された値の算術平均値として求められる。
グラフェンの厚みの平均値についても、同様に、20個以上のグラフェン粒子の厚みを走査型電子顕微鏡(SEM)あるいは走査型プローブ顕微鏡(SPM)で観察して測定された値の算術平均値として求めることができる。
Here, the maximum diameter of the carbon particles corresponds to the size of the interval of the portion where the interval between the two parallel plates is the largest when the carbon particles are sandwiched between the two parallel plates. For example, in the case of flaky graphite, it refers to the length of the largest diameter portion of the basal surface. In the case of fibrous graphite, it refers to the fiber length. The average value D2 of the maximum diameters of carbon particles is determined as an arithmetic mean value of values measured by observing, for example, 20 or more carbon particles with a scanning electron microscope (SEM) or a scanning probe microscope (SPM).
Similarly, for the average value of the graphene thickness, the thickness of 20 or more graphene particles is determined as the arithmetic mean value of the values measured by observing with a scanning electron microscope (SEM) or a scanning probe microscope (SPM). be able to.

高い熱伝導率の面間熱伝導シートを得るためには、多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子は多孔高分子シートの空隙体積の50%以上を占めていることが好ましく、より好ましくは60%以上であり、さらに好ましくは70%以上であり、特に好ましくは80%以上である。 In order to obtain a surface heat conductive sheet having high thermal conductivity, it is preferable that the carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet occupy 50% or more of the void volume of the porous polymer sheet, and more. It is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 80% or more.

なお、十分な熱伝導率を得るために、炭素粒子中の炭素原子は炭素粒子全体の90原子%以上であることが好ましく、より好ましくは95〜100原子%である。 In order to obtain sufficient thermal conductivity, the carbon atoms in the carbon particles are preferably 90 atomic% or more, more preferably 95 to 100 atomic% of the total carbon particles.

[面間熱伝導シートの製造方法]
炭素粒子を多孔高分子シートの孔内に充填して本発明の面間熱伝導シートを製造する方法としては、特に制限されないが、炭素粒子を分散媒に分散させた分散液に多孔高分子シートを浸漬して分散液を含浸させた後、該多孔高分子シートから分散媒を除去する方法(キャスト法、ディップコート法など)、炭素粒子を分散媒に分散させた分散液を多孔高分子シートに塗布(スピンコート、ブレードコート、バーコート、ダイコートなど)してから分散媒を除去する方法が挙げられる。あるいは、フィルター(例えばろ紙など)の上に多孔高分子シートを置き、炭素粒子を分散媒に分散させた分散液をこの多孔高分子シート上に供給し、ろ紙の下方から真空吸引を行って分散媒を除去する真空ろ過法を用いてもよい。インクジェット法などの印刷法により孔部分だけに炭素粒子分散液を供給することもできる。
[Manufacturing method of intersurface heat conduction sheet]
The method for producing the interplanetary heat conductive sheet of the present invention by filling the pores of the porous polymer sheet with carbon particles is not particularly limited, but the porous polymer sheet is prepared in a dispersion in which carbon particles are dispersed in a dispersion medium. A method of removing the dispersion medium from the porous polymer sheet (cast method, dip coating method, etc.) after impregnating with the dispersion liquid by immersing the particles, and a dispersion liquid in which carbon particles are dispersed in the dispersion medium is used as a porous polymer sheet. (Spin coat, blade coat, bar coat, die coat, etc.) and then the dispersion medium is removed. Alternatively, a porous polymer sheet is placed on a filter (for example, filter paper), a dispersion liquid in which carbon particles are dispersed in a dispersion medium is supplied onto the porous polymer sheet, and vacuum suction is performed from below the filter paper to disperse the particles. A vacuum filtration method for removing the medium may be used. It is also possible to supply the carbon particle dispersion liquid only to the pore portion by a printing method such as an inkjet method.

分散媒としては水、アルコール類、アセトン、N−メチルピロリドン(NMP)などが用いられるが、安価で安全性が高く、かつ多孔高分子シートを溶かす危険性のない、水やエタノール、イソプロピルアルコールといったアルコール類及びその混合液が好ましい。
分散液中の炭素粒子濃度には特に制限はないが、分散液を効率的に多孔高分子シートの孔内に浸入させて高い充填率で炭素粒子を充填する観点から0.1〜5質量%程度とすることが好ましい。
Water, alcohols, acetone, N-methylpyrrolidone (NMP), etc. are used as the dispersion medium, but water, ethanol, isopropyl alcohol, etc., which are inexpensive, highly safe, and have no risk of dissolving the porous polymer sheet. Alcohols and mixtures thereof are preferred.
The concentration of carbon particles in the dispersion is not particularly limited, but 0.1 to 5% by mass from the viewpoint of efficiently infiltrating the dispersion into the pores of the porous polymer sheet and filling the carbon particles with a high filling rate. It is preferable to set the degree.

分散液には分散を補助するための分散剤(例えば、BASF社製PluronicP123)を添加することもできる。また炭素粒子を結合させるためのバインダー(例えばカルボキシメチルセルロース)を添加することもできる。ただし、これらの有機物を添加すると、その後の加熱焼成による有機物の除去で、有機物の存在していた箇所がボイドとなり、その部分では熱伝導性が得られなくなるため、熱伝導性の観点からは、これらの分散剤やバインダーは使用しないことが好ましい。 A dispersant for assisting dispersion (for example, Pluronic P123 manufactured by BASF) can also be added to the dispersion liquid. A binder for binding carbon particles (for example, carboxymethyl cellulose) can also be added. However, when these organic substances are added, the portion where the organic matter was present becomes a void due to the subsequent removal of the organic matter by heating and firing, and thermal conductivity cannot be obtained in that portion. Therefore, from the viewpoint of thermal conductivity, from the viewpoint of thermal conductivity, It is preferable not to use these dispersants or binders.

分散液含浸後の分散媒は自然乾燥させてもよいが、短時間で除去するには加熱乾燥、真空乾燥などの方法が用いられる。
分散媒の除去後に分散剤等の有機不純物を除去するために多孔高分子シートの融点以下の温度で加熱することもできる。この加熱温度は通常100〜300℃程度である。
The dispersion medium after impregnation with the dispersion liquid may be naturally dried, but a method such as heat drying or vacuum drying is used to remove the dispersion medium in a short time.
After removing the dispersion medium, the porous polymer sheet can be heated at a temperature equal to or lower than the melting point in order to remove organic impurities such as a dispersant. This heating temperature is usually about 100 to 300 ° C.

多孔高分子シートの孔部分以外に炭素粒子が密着して残ると、炭素粒子のベーサル面が面内方向(シートの主面に平行な方向)を向き、面間方向の熱伝導を妨げてしまう。これを防ぐために、多孔高分子シートに炭素粒子を充填した後、孔部以外の炭素粒子を拭き取るなどして除去する工程を行うことが好ましい。 If the carbon particles remain in close contact with each other other than the pores of the porous polymer sheet, the basal surface of the carbon particles faces the in-plane direction (the direction parallel to the main surface of the sheet), which hinders heat conduction in the interplane direction. .. In order to prevent this, it is preferable to perform a step of filling the porous polymer sheet with carbon particles and then wiping off the carbon particles other than the pores to remove them.

[接触層]
本発明の面間熱伝導シートを適用する際、面間熱伝導シートと熱源や放熱部材などとの接触時の熱抵抗を低減するために熱源又は放熱部材と面間熱伝導シートとの間に接触層を設けても良い。接触層は隣接する部材との熱抵抗を低減するために柔軟性が高く、かつ熱伝導率が比較的高いものであることが好ましい。接触層の好ましい熱伝導率は1W/m・K以上である。また接触層はタック性を有するものであることが好ましい。放熱部材がLEDやICなど電気を利用する電気部材と接触する際には、電気部材の短絡を防ぐために接触層は絶縁性のものであることが好ましい。
[Contact layer]
When applying the face-to-face heat conduction sheet of the present invention, in order to reduce the thermal resistance at the time of contact between the face-to-face heat conduction sheet and the heat source, the heat radiation member, etc., between the heat source or the heat radiation member and the face heat conduction sheet. A contact layer may be provided. The contact layer preferably has high flexibility and relatively high thermal conductivity in order to reduce the thermal resistance with the adjacent member. The preferable thermal conductivity of the contact layer is 1 W / m · K or more. Further, the contact layer preferably has a tack property. When the heat radiating member comes into contact with an electric member that uses electricity such as an LED or an IC, the contact layer is preferably an insulating one in order to prevent a short circuit of the electric member.

接触層の材料の例としてはシリコーン樹脂、アクリル樹脂、EPDM(エチレンプロピレンジエンゴム)などが挙げられる。導電性のものが使用できる場合、接触層はアルミニウム、銅、銀などの金属薄膜であってもよい。多孔高分子シートに炭素粒子を充填した後に該多孔高分子シートの表面を溶融して全体を覆うことで接触層とすることもできる。 Examples of the material of the contact layer include silicone resin, acrylic resin, EPDM (ethylene propylene diene rubber) and the like. If a conductive material can be used, the contact layer may be a metal thin film such as aluminum, copper, or silver. After filling the porous polymer sheet with carbon particles, the surface of the porous polymer sheet is melted to cover the entire surface to form a contact layer.

接触層は放熱部材より熱伝導率が低いので、厚すぎると放熱部材の効果が小さくなる。接触層の厚みは放熱部材の厚みの1/30以上、1/5以下であることが好ましい。 Since the contact layer has a lower thermal conductivity than the heat radiating member, if it is too thick, the effect of the heat radiating member will be reduced. The thickness of the contact layer is preferably 1/30 or more and 1/5 or less of the thickness of the heat radiating member.

[本発明が効果を奏する理由]
本発明の面間熱伝導シートが面内熱伝導性の効果を奏する理由については、以下のとおり推察される。
すなわち、多孔高分子シートの空孔の面間方向を向いた壁面に炭素粒子が分子間力で接着し、同方向に炭素粒子が積層することで、炭素粒子のベーサル面が主に面間方向を向き、面間方向に熱が良好に流れるようになる結果、高い面間熱伝導性が得られる。
[Reason why the present invention is effective]
The reason why the interplane heat conductive sheet of the present invention exerts the effect of in-plane heat conductivity is presumed as follows.
That is, the carbon particles adhere to the wall surface of the porous polymer sheet facing the inter-plane direction by intermolecular force, and the carbon particles are laminated in the same direction, so that the basal surface of the carbon particles is mainly in the inter-plane direction. As a result of good flow of heat in the inter-plane direction, high inter-plane thermal conductivity can be obtained.

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.

[実施例1]
<面間熱伝導シートの製造>
STREM CHEMICALS社製06−0220のグラフェン粉末(最大径の平均値:12μm、平均厚み:2.5nm)200mgと、分散媒として純水60mLと、イソプロピルアルコール40mLとを容器に入れ、超音波バスで10分超音波を印加することにより分散させた。
多孔高分子シートとしては、53メッシュ(1インチあたり53の開口)、線幅190μm、開口率49%、厚み220μmのナイロンメッシュ(平均孔径:0.45mm)を用いた。このナイロンメッシュは、断面が円形のナイロン線を格子状に組み合わせたものであり、その孔(開口)の最も狭い部分において孔面がシートの主面に対し垂直になっている。
[Example 1]
<Manufacturing of face-to-face heat conduction sheet>
200 mg of graphene powder (maximum diameter average value: 12 μm, average thickness: 2.5 nm) manufactured by STREM CHEMICALS, 60 mL of pure water and 40 mL of isopropyl alcohol as dispersion media are placed in a container and ultrasonically bathed. It was dispersed by applying ultrasonic waves for 10 minutes.
As the porous polymer sheet, a nylon mesh (average pore diameter: 0.45 mm) having 53 mesh (53 openings per inch), a line width of 190 μm, an aperture ratio of 49%, and a thickness of 220 μm was used. This nylon mesh is a combination of nylon wires having a circular cross section in a grid pattern, and the hole surface is perpendicular to the main surface of the sheet at the narrowest portion of the hole (opening).

真空ろ過装置の容器の底部に孔径0.2μmのPTFE製メンブレンフィルターをセットし、その上に20mm×20mmのナイロンメッシュを置いた。容器内に上記グラフェン分散液を入れ、メンブレンフィルターのナイロンメッシュと逆側よりダイヤフラムポンプで排気することで分散媒を抜いた。分散媒が完全に抜けた後、ナイロンメッシュを取り出した。その後、イソプロピルアルコールを含浸させた綿棒でナイロンメッシュ上の余分なグラフェンを除去した。 A PTFE membrane filter having a pore size of 0.2 μm was set on the bottom of the container of the vacuum filtration device, and a nylon mesh of 20 mm × 20 mm was placed on the membrane filter. The graphene dispersion was placed in a container and exhausted with a diaphragm pump from the opposite side of the nylon mesh of the membrane filter to remove the dispersion medium. After the dispersion medium was completely removed, the nylon mesh was taken out. The excess graphene on the nylon mesh was then removed with a cotton swab impregnated with isopropyl alcohol.

この結果、ナイロンメッシュの開口部にグラフェンが充填された面間熱伝導シートを得ることができた。この面間熱伝導シートは柔軟性があり、容易に手で曲げることが可能であった。 As a result, it was possible to obtain an interfaceted heat conductive sheet in which the openings of the nylon mesh were filled with graphene. This face-to-face heat conductive sheet was flexible and could be easily bent by hand.

この面間熱伝導シートについて、グラフェン充填前と、グラフェン充填後のナイロンメッシュの質量差から算出した、面間熱伝導シートの中のグラフェンの質量割合は約43%と算出された。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。この面間熱伝導シートの密度は0.9g/cmであり、ナイロンの1.1g/cmよりもさらに軽量となった。 With respect to this face-to-face heat conduction sheet, the mass ratio of graphene in the face-to-face heat conduction sheet was calculated to be about 43%, which was calculated from the mass difference between the nylon mesh before and after graphene filling. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The density of this face-to-face heat conductive sheet was 0.9 g / cm 3 , which was even lighter than that of nylon 1.1 g / cm 3.

<熱伝導率の測定>
製造された面間熱伝導シートの熱伝導率を株式会社べテル製サーモウェーブアナライザTA3で測定したところ、シートの面内方向に5W/m・K、面間方向には78W/m・Kの熱伝導率が得られた。
ナイロンのみの平坦なシートでの熱伝導率は0.2W/m・Kであることから、面内方向にも面間方向にも熱伝導率が向上しており、特に面間方向の熱伝導率は飛躍的に向上していることが分かる。
<Measurement of thermal conductivity>
When the thermal conductivity of the manufactured interplane heat conduction sheet was measured with the Thermowave Analyzer TA3 manufactured by Bethel Co., Ltd., it was 5 W / m · K in the in-plane direction of the sheet and 78 W / m · K in the face-to-face direction. Thermal conductivity was obtained.
Since the thermal conductivity of a flat sheet containing only nylon is 0.2 W / m · K, the thermal conductivity is improved in both the in-plane direction and the inter-plane direction, and in particular, the thermal conductivity in the inter-plane direction is improved. It can be seen that the rate has improved dramatically.

<孔内への充填性の評価>
多孔高分子シートの孔内へのグラフェン粉末の充填性を、製造された面間熱伝導シートの透過光を目視で見ることにより充填状態を確認すると共に、以下の剥離試験を行って、グラフェン粉末の剥離状態を確認し、以下の基準で評価した。
<剥離試験>
スリーエムジャパン社製メンディングテープ(12mm幅)を面間熱伝導シート表面に接着した後、一気に剥がすことにより行った。
<評価基準>
○:グラフェン粉末を欠陥なく充填することができ、充填後、剥離試験で剥離しない。
△:グラフェン粉末を欠陥なく充填することができているが、充填後、剥離試験で一部剥離する。
×:グラフェン粉末を孔内部に十分に充填できていない。
これらの評価結果を表1に示す。
<Evaluation of filling property in holes>
The filling property of the graphene powder into the pores of the porous polymer sheet can be confirmed by visually observing the transmitted light of the manufactured face-to-face heat conductive sheet, and the following peeling test is performed to perform the graphene powder. The peeled state of was confirmed and evaluated according to the following criteria.
<Peeling test>
This was done by adhering a mending tape (12 mm width) manufactured by 3M Japan Ltd. to the surface of the interstitial heat conductive sheet and then peeling it off at once.
<Evaluation criteria>
◯: Graphene powder can be filled without defects, and after filling, it does not peel off in a peeling test.
Δ: The graphene powder can be filled without any defects, but after filling, a part of the graphene powder is peeled off in a peeling test.
X: The graphene powder is not sufficiently filled inside the pores.
The results of these evaluations are shown in Table 1.

[実施例2]
グラフェン粉末を、シグマアルドリッチ社製製品番号900413(最大径の平均値:25μm、平均厚み:7.1nm)とした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
[Example 2]
An interfaced heat conductive sheet was prepared and carried out in the same manner as in Example 1 except that the graphene powder was product number 900413 manufactured by Sigma-Aldrich (average maximum diameter: 25 μm, average thickness: 7.1 nm). Similar to Example 1, the thermal conductivity was measured and the filling property into the pores was evaluated. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.

[実施例3]
グラフェン粉末をアイテック社製iGrafen−α(最大径の平均値:120μm、平均厚み:1200nm)とした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
[Example 3]
An interfaced heat conductive sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the graphene powder was iGraphen-α manufactured by Aitec (average value of maximum diameter: 120 μm, average thickness: 1200 nm), and the same as in Example 1. The thermal conductivity was measured and the filling property into the pores was evaluated. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.

[実施例4]
グラフェン粉末を、グラフェンプラットフォーム社製GNH−XZ(最大径の平均値:2μm、平均厚み:130nm)とした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
[Example 4]
An interplanetary heat conductive sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the graphene powder was GNH-XZ manufactured by Graphene Platform Co., Ltd. (average value of maximum diameter: 2 μm, average thickness: 130 nm), and Example 1 In the same manner as above, the thermal conductivity was measured and the filling property into the pores was evaluated. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.

[実施例5]
グラフェン粉末を、XG SCIENCES社製XGnP C−500(最大径の平均値:0.12μm、平均厚み:2.8nm)とした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
[Example 5]
An interplanar heat conductive sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the graphene powder was XGnP C-500 manufactured by XG SCIENCES (average value of maximum diameter: 0.12 μm, average thickness: 2.8 nm). Then, the thermal conductivity was measured and the filling property into the hole was evaluated in the same manner as in Example 1. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.

[比較例1]
グラフェン粉末を、Luxor社製(型番無し)(最大径の平均値:330μm、平均厚み:1.6nm)とした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートの作成を試みたが、ナイロンメッシュの孔内部にグラフェン粉末は充填されなかった。
[Comparative Example 1]
An attempt was made to prepare an interplane heat conductive sheet in the same manner as in Example 1 except that the graphene powder was manufactured by Luxor (no model number) (average maximum diameter: 330 μm, average thickness: 1.6 nm). However, the graphene powder was not filled in the pores of the nylon mesh.

[実施例6]
多孔高分子シートを、厚さ0.49mmで孔径0.75mmの円形の孔が、シートの主面に対して垂直に、1.1mmピッチで開いた、開口率40%のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製パンチングシートとした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
なお、この面間熱伝導シートは柔軟性があり、容易に手で曲げることが可能であった。また、この面間熱伝導シートの密度は1.5g/cmであり、PTFEの2.2g/cmよりもさらに軽量となった。
[Example 6]
Polytetrafluoroethylene having an aperture ratio of 40%, in which circular holes having a thickness of 0.49 mm and a hole diameter of 0.75 mm are opened at a pitch of 1.1 mm perpendicular to the main surface of the sheet. An interplanar thermal conductivity sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the punching sheet was made of PTFE), and the thermal conductivity was measured and the filling property into the hole was evaluated in the same manner as in Example 1. .. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.
The face-to-face heat conductive sheet was flexible and could be easily bent by hand. In addition, the density of this face-to-face heat conduction sheet was 1.5 g / cm 3 , which was even lighter than the 2.2 g / cm 3 of PTFE.

[実施例7]
多孔高分子シートを、厚さ0.7mmで孔径1.2mmの円形の孔が、シートの主面に対して垂直に、2.3mmピッチで開いた、開口率25%のシリコーンゴムパンチングシートとした以外は、実施例1と同様にして、面間熱伝導シートを作成し、実施例1と同様に熱伝導率の測定と孔内への充填性の評価を行った。孔内には完全にグラフェンが充填されており、すなわち空隙体積の100%をグラフェンが占めていた。結果を表1に示す。
なお、この面間熱伝導シートは柔軟性があり、容易に手で曲げることが可能であった。また、この面間熱伝導シートの密度は0.6g/cmであり、シリコーンゴムの0.97g/cmよりもさらに軽量となった。
[Example 7]
A porous polymer sheet is formed with a silicone rubber punching sheet having an opening ratio of 25%, in which circular holes having a thickness of 0.7 mm and a hole diameter of 1.2 mm are opened perpendicularly to the main surface of the sheet at a pitch of 2.3 mm. An inter-plane heat conduction sheet was prepared in the same manner as in Example 1, and the heat conductivity was measured and the filling property into the pores was evaluated in the same manner as in Example 1. The pores were completely filled with graphene, that is, graphene occupied 100% of the void volume. The results are shown in Table 1.
The face-to-face heat conductive sheet was flexible and could be easily bent by hand. In addition, the density of this interfaceted heat conductive sheet was 0.6 g / cm 3 , which was even lighter than the 0.97 g / cm 3 of silicone rubber.

Figure 2021075661
Figure 2021075661

本発明の面間熱伝導シートは面間方向に高い熱伝導率を持ち、かつ柔軟性に優れる。このため、熱源と放熱部材の間を熱的に接続する、いわゆるTIMとして好適に用いることができる。また、電子素子を配置する基板に用いて、電子素子からの発熱を放熱部材に伝えることもできる。更に、スマートフォン、PCなど電子機器の筐体、電子回路基板、LED照明機器、モーター等からの発熱を放熱する用途などにも好適に用いることができる。 The face-to-face heat conduction sheet of the present invention has high heat conductivity in the face-to-face direction and is excellent in flexibility. Therefore, it can be suitably used as a so-called TIM that thermally connects the heat source and the heat radiating member. Further, it can be used as a substrate on which an electronic element is arranged to transmit heat generated from the electronic element to a heat radiating member. Further, it can be suitably used for applications such as housing of electronic devices such as smartphones and PCs, electronic circuit boards, LED lighting devices, heat dissipation from motors and the like.

Claims (8)

多孔高分子シートと、該多孔高分子シートの孔内に充填された炭素粒子とを有する面間熱伝導シート。 An interplanetary heat conductive sheet having a porous polymer sheet and carbon particles filled in the pores of the porous polymer sheet. 前記炭素粒子が薄片状黒鉛及び繊維状黒鉛のうちの少なくとも一方である請求項1に記載の面間熱伝導シート。 The interplane heat conduction sheet according to claim 1, wherein the carbon particles are at least one of flaky graphite and fibrous graphite. 前記炭素粒子が薄片状黒鉛である請求項2に記載の面間熱伝導シート。 The interplane heat conduction sheet according to claim 2, wherein the carbon particles are flaky graphite. 薄片状黒鉛の厚みが100nm以下である請求項3に記載の面間熱伝導シート。 The interplane heat conductive sheet according to claim 3, wherein the flaky graphite has a thickness of 100 nm or less. 前記多孔高分子シートの平均孔径をD1、前記炭素粒子の最大径の平均値をD2としたとき、D1≧D2×2である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の面間熱伝導シート。 The face-to-face heat conduction according to any one of claims 1 to 4, where D1 ≧ D2 × 2 when the average pore diameter of the porous polymer sheet is D1 and the average value of the maximum diameters of the carbon particles is D2. Sheet. 前記多孔高分子シートの平均孔径をD1、前記炭素粒子の最大径の平均値をD2としたとき、D1≦D2×3000である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の面間熱伝導シート。 The interplane heat conduction according to any one of claims 1 to 5, where D1 ≦ D2 × 3000, where D1 is the average pore diameter of the porous polymer sheet and D2 is the average value of the maximum diameters of the carbon particles. Sheet. 前記多孔高分子シートの孔は、該多孔高分子シートの主面に対し垂直に開けられている請求項1ないし6のいずれか1項に記載の面間熱伝導シート。 The interplane heat conduction sheet according to any one of claims 1 to 6, wherein the pores of the porous polymer sheet are formed perpendicular to the main surface of the porous polymer sheet. 請求項1ないし7のいずれか1項に記載の面間熱伝導シートの製造方法であり、多孔高分子シートに、炭素粒子の分散液を含浸させる工程を含む面間熱伝導シートの製造方法。 The method for producing an interplanar heat conductive sheet according to any one of claims 1 to 7, further comprising a step of impregnating a porous polymer sheet with a dispersion of carbon particles.
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