JP2021101476A - 熱伝導シート及び熱伝導シートの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献3に記載されている熱伝導シートは、熱伝導性粒子を熱伝導シートの膜厚方向に対して斜めに配向させることで、表面に粘着性(タック性)を発現させ、熱伝導シートを仮固定する際の作業性を向上させている。しかしながら、特許文献3に記載の熱伝導シートも作業性に更なる改善の余地がある。
<1>熱伝導性粒子及び有機高分子化合物を含む基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の表面上に局在する粘着成分と、を有する熱伝導シート。
<2>前記熱伝導性粒子が鱗片状粒子、楕球状粒子及び棒状粒子からなる群より選択される少なくとも1つである、<1>に記載の熱伝導シート。
<3>前記熱伝導性粒子が黒鉛粒子を含む、<1>又は<2>に記載の熱伝導シート。
<4>前記粘着成分が存在する粘着成分領域の平均厚みが1.5μm以下である、<1>〜<3>のいずれか1項に記載の熱伝導シート。
<5>熱伝導性粒子及び有機高分子化合物を含む基材シートの少なくとも一方の表面上に、粘着成分が局在するように前記粘着成分を付与する工程を含む、<1>〜<4>のいずれか1項に記載の熱伝導シートの製造方法。
本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
本明細書において「層」との語には、当該層が存在する領域を観察したときに、当該領域の全体に形成されている場合に加え、当該領域の一部にのみ形成されている場合も含まれる。
本明細書において「積層」との語は、二以上の層(シート)を積み重ねることを意味し、二以上の層(シート)は結合されていてもよく、着脱可能であってもよい。
本実施形態の熱伝導シートは、熱伝導性粒子及び有機高分子化合物を含む基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の表面上に局在する粘着成分と、を有する。
具体的には、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル等を主要な原料成分とする、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物(所謂アクリルゴム)、ポリジメチルシロキサン構造を主構造に有する高分子化合物(所謂シリコーン樹脂)、ポリイソプレン構造を主構造に有する高分子化合物(所謂イソプレンゴム及び天然ゴム)、クロロプレンを主要な原料成分とした高分子化合物(所謂クロロプレンゴム)、ポリブタジエン構造を主構造に有する高分子化合物(所謂ブタジエンゴム)などが挙げられる。これらの高分子化合物は、一般に「ゴム」と総称される柔軟性を有する有機高分子化合物である。粘着成分は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
熱伝導性粒子は、熱伝導シートとして所望の性能が達成できる程度の熱伝導性を有するものであれば特に制限されない。具体的には、窒化ホウ素粒子、黒鉛粒子、炭素粒子等が挙げられ、中でも黒鉛粒子が好ましい。熱伝導性粒子は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
有機高分子化合物の種類は、特に制限されない。熱伝導性シートに良好な柔軟性と、発熱体及び放熱体に対する良好な密着性と、を付与する観点からは、Tg(ガラス転移温度)が50℃以下である有機高分子化合物が好ましく、Tgが−70℃〜20℃である有機高分子化合物がより好ましく、Tgが−60℃〜0℃である有機高分子化合物が更に好ましい。
基材シートは、難燃剤を含有してもよい。難燃剤の種類は特に限定されず、赤リン系難燃剤、リン酸エステル系難燃剤等が挙げられる。難燃剤は1種を単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
凝固点が15℃以下であり、沸点が120℃以上である液状物としてのリン酸エステル系難燃剤としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジル−2,6−キシレニルホスフェート、レゾルシノールビスジフェニルホスフェート、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)等が挙げられる。
基材シートは、必要に応じてウレタンアクリレート等の靭性改良剤;酸化カルシウム、酸化マグネシウム等の吸湿剤;シランカップリング剤、チタンカップリング剤、酸無水物等の接着力向上剤;ノニオン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤等の濡れ向上剤;シリコーン油等の消泡剤;無機イオン交換体等のイオントラップ剤;などを含んでもよい。
本実施形態の熱伝導シートの製造方法は、熱伝導性粒子と、有機高分子化合物と、を含む基材シートの少なくとも一方の表面上に、粘着成分が局在するように前記粘着成分を付与する工程(粘着成分付与工程)を含む。
(1)混錬工程
下記の材料を含む組成物を加圧ニーダーを用いて混錬し、混錬物を得た。混錬条件は、組成物の質量が3.5kgであり、温度100℃で40分間とした。
熱伝導性粒子として、鱗片状の黒鉛粒子(長軸の長さが500μm〜1000μm)を使用した。黒鉛粒子の含有率は、組成物の全体積の45体積%とした。
有機高分子化合物として、アクリル酸ブチルが、その共重合成分中の76質量%であるポリ(メタ)アクリル酸エステル系高分子化合物を使用した。有機高分子化合物の含有率は、組成物の全体積の30体積%とした。
難燃剤として、リン酸エステル系難燃剤であるビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)を使用した。難燃剤の含有率は、組成物の全体積の25体積%とした。
得られた混練物を、油圧プレスにより圧縮し、更に、80℃のメタルロールを数回通して、1.0mm厚の1次シートを作製した。
得られた1次シートを、50mm×200mmの大きさに切断したものを複数用意した。これらを、高さが50mmになるまで積層した。更に油圧プレスを用いて、0.1MPa以下の圧力で加圧して圧縮して積層体を得た。
得られた積層体を、その主面の法線の方向に沿った方向に、カンナと同様の機構を持った装置を用いてスライスした。スライスは、得られる基材シートの厚みが0.25mmになるように刃の突出量を調整し、積層体の温度を10℃、加工速度を54mm/分、刃自体の先端角度を32°とした条件で行った。
スライスして得られた基材シートの片面に、粘着成分としてアクリルゴムの10質量%溶液をスプレー法により付与し、粘着成分領域を形成した。ここで、スプレー法により付与する粘着成分の量を変更することで、実施例1〜3の熱伝導シートを作製した。得られた熱伝導シートの粘着成分領域の平均厚み(μm)を測定した結果を表1に示す。比較例の熱伝導シートには、粘着成分を付与しなかった。
熱伝導シートの粘着性の評価は、タック力(g)を測定することにより行った。具体的には、プローブ試験装置を使用し、測定条件は、温度:23℃、プローブ直径:5mm、プローブ接触面積:19.6mm2、プローブ荷重:50g、押付け時間:1秒で行った。
熱伝導シートの熱抵抗の評価は、トランジスタを熱源とする方法で測定した値により行った。具体的には、熱伝導シートを1cm×1.5cmの大きさにカットして試験シートを作製し、これを発熱体としてのトランジスタ(2SC2233)と、放熱体としてのアルミニウム放熱ブロックとの間に挟み、0.5MPaの圧力でトランジスタを加圧して電流を通じた。トランジスタの温度:T1(℃)と、放熱ブロックの温度:T2(℃)を測定し、測定値と印加電力:W1(W)から、次式(1)によって熱抵抗:X(℃/W)を算出した。熱抵抗改善率は比較例との比率で、マイナスの数値は熱抵抗が比較例より劣ることを意味する。
X=(T1−T2)/W1 ・・・ 式(1)
Claims (5)
- 熱伝導性粒子及び有機高分子化合物含む基材シートと、前記基材シートの少なくとも一方の表面上に局在する粘着成分と、を有する熱伝導シート。
- 前記熱伝導性粒子が鱗片状粒子、楕球状粒子及び棒状粒子からなる群より選択される少なくとも1つである、請求項1に記載の熱伝導シート。
- 前記熱伝導性粒子が黒鉛粒子を含む、請求項1又は請求項2に記載の熱伝導シート。
- 前記粘着成分が存在する粘着成分領域の平均厚みが1.5μm以下である、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の熱伝導シート。
- 熱伝導性粒子及び有機高分子化合物を含む基材シートの少なくとも一方の表面上に、粘着成分が局在するように前記粘着成分を付与する工程を含む、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の熱伝導シートの製造方法。
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