JP2022106118A - 放熱シート及び放熱シートの製造方法 - Google Patents
放熱シート及び放熱シートの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022106118A JP2022106118A JP2021000878A JP2021000878A JP2022106118A JP 2022106118 A JP2022106118 A JP 2022106118A JP 2021000878 A JP2021000878 A JP 2021000878A JP 2021000878 A JP2021000878 A JP 2021000878A JP 2022106118 A JP2022106118 A JP 2022106118A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron nitride
- particle size
- maximum point
- heat dissipation
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 236
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 189
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000011164 primary particle Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 26
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000011256 inorganic filler Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910003475 inorganic filler Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 212
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical group N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 212
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 6
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 25
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 16
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 14
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 12
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 11
- 238000000790 scattering method Methods 0.000 description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 7
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229960002645 boric acid Drugs 0.000 description 6
- 235000010338 boric acid Nutrition 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 5
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 5
- -1 fluororesin Polymers 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007606 doctor blade method Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 2,5-bis(tert-butylperoxy)-2,5-dimethylhexane Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)CCC(C)(C)OOC(C)(C)C DMWVYCCGCQPJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 2
- JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N dimethoxy(dimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)OC JJQZDUKDJDQPMQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004640 Melamine resin Substances 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004962 Polyamide-imide Substances 0.000 description 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 description 1
- 229920000800 acrylic rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 150000001993 dienes Chemical class 0.000 description 1
- HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N ethene;prop-1-ene Chemical group C=C.CC=C HQQADJVZYDDRJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007561 laser diffraction method Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 150000001451 organic peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920002312 polyamide-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920001707 polybutylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001955 polyphenylene ether Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 1
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
【課題】絶縁性が優れた放熱シート及び絶縁性が優れた放熱シートの製造方法を提供する。【解決手段】本発明の放熱シートは一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートであり、JIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である。本発明の放熱シートの製造方法は、無機フィラーと樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程、熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程、及び熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程を含む。【選択図】なし
Description
本発明は、一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シート及び無機フィラーと樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートの製造方法に関し、特に、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シート及びその放熱シートの製造方法に関する。
パワーデバイス、トランジスタ、サイリスタ、CPU等の発熱性電子部品においては、使用時に発生する熱を如何に効率的に放熱するかが重要な課題となっている。従来から、このような放熱対策としては、(1)発熱性電子部品を実装するプリント配線板の絶縁層を高熱伝導化する、(2)発熱性電子部品または発熱性電子部品を実装したプリント配線板を電気絶縁性の熱インターフェース材(Thermal Interface Materials)を介してヒートシンクに取り付ける、ことが一般的に行われてきた。プリント配線板の絶縁層及び熱インターフェース材としては、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂にセラミックス粉末を充填させたものが使用されている。
セラミックス粉末としては、高熱伝導率、高絶縁性、低比誘電率等の特性を有している窒化ホウ素粉末が注目されている。例えば、特許文献1には、窒化ホウ素の一次粒子が凝集してなる窒化ホウ素粉末であって、体積基準の粒度分布において、5μm以上30μm未満の領域に存在するピークAと、50μm以上100μm未満の領域に存在するピークBとを有する、窒化ホウ素粉末が開示されている。
特許文献1に記載の窒化ホウ素粉末を用いて、絶縁性が優れた放熱シートを得ることができる。しかし、近年の電子機器の小型化、及び発熱性電子部品の発熱量の増加に伴い、絶縁性がさらに優れた放熱シートが求められている。
そこで、本発明は、絶縁性が優れた放熱シート及び絶縁性が優れた放熱シートの製造方法を提供することを目的とする。
そこで、本発明は、絶縁性が優れた放熱シート及び絶縁性が優れた放熱シートの製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を進めたところ、JIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が特定の範囲内である放熱シートが上記課題を解決できることを見出した。
本発明は、上記の知見に基づくものであり、以下を要旨とする。
[1]一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートであって、JIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である放熱シート。
[2]前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である上記[1]に記載の放熱シート。
[3]前記凝集粒子粉末の粒度分布が、第1の極大点、前記第1の極大点よりも粒径が大きい第2の極大点、及び前記第2の極大点よりも粒径が大きい第3の極大点を少なくとも有し、前記第1の極大点の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、前記第2の極大点の粒径が10μm以上40μm未満であり、前記第3の極大点の粒径が40μm以上110μm以下である上記[1]又は[2]に記載の放熱シート。
[4]前記凝集粒子粉末の粒度分布における頻度の積算量が10%となる粒径と、前記凝集粒子粉末の粒度分布の最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値が3~30μmである上記[3]に記載の放熱シート。
[5]前記第1の極大点に隣接する極大点が前記第2の極大点であり、前記第2の極大点に隣接する極大点が前記第3の極大点であり、前記第1の極大点及び前記第2の極大点の間の第1の極小点の粒径と前記第2の極大点及び前記第3の極大点の間の第2の極小点の粒径との差の絶対値が15~60μmである上記[3]又は[4]に記載の放熱シート。
[6]前記第3の極大点を有するピークの半値幅が20~60μmである上記[3]~[5]のいずれか1つに記載の放熱シート。
[7]前記凝集粒子の圧壊強度が5~18MPaである上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の放熱シート。
[8]無機フィラーと樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程、前記熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程、及び前記熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程を含む放熱シートの製造方法。
[9]前記無機フィラーが一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末である上記[8]に記載の放熱シートの製造方法。
[10]前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である上記[9]に記載の放熱シートの製造方法。
本発明は、上記の知見に基づくものであり、以下を要旨とする。
[1]一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートであって、JIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である放熱シート。
[2]前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である上記[1]に記載の放熱シート。
[3]前記凝集粒子粉末の粒度分布が、第1の極大点、前記第1の極大点よりも粒径が大きい第2の極大点、及び前記第2の極大点よりも粒径が大きい第3の極大点を少なくとも有し、前記第1の極大点の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、前記第2の極大点の粒径が10μm以上40μm未満であり、前記第3の極大点の粒径が40μm以上110μm以下である上記[1]又は[2]に記載の放熱シート。
[4]前記凝集粒子粉末の粒度分布における頻度の積算量が10%となる粒径と、前記凝集粒子粉末の粒度分布の最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値が3~30μmである上記[3]に記載の放熱シート。
[5]前記第1の極大点に隣接する極大点が前記第2の極大点であり、前記第2の極大点に隣接する極大点が前記第3の極大点であり、前記第1の極大点及び前記第2の極大点の間の第1の極小点の粒径と前記第2の極大点及び前記第3の極大点の間の第2の極小点の粒径との差の絶対値が15~60μmである上記[3]又は[4]に記載の放熱シート。
[6]前記第3の極大点を有するピークの半値幅が20~60μmである上記[3]~[5]のいずれか1つに記載の放熱シート。
[7]前記凝集粒子の圧壊強度が5~18MPaである上記[1]~[6]のいずれか1つに記載の放熱シート。
[8]無機フィラーと樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程、前記熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程、及び前記熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程を含む放熱シートの製造方法。
[9]前記無機フィラーが一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末である上記[8]に記載の放熱シートの製造方法。
[10]前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である上記[9]に記載の放熱シートの製造方法。
本発明によれば、絶縁性が優れた放熱シート及び絶縁性が優れた放熱シートの製造方法を提供することができる。
[放熱シート]
以下、本発明の一実施形態の放熱シートを例に挙げて、本発明の放熱シートを説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートは、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなるものである。そして、本発明の一実施形態の放熱シートのJIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である。放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5未満であると、放熱シートの絶縁性が悪くなる。これは、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5未満であると、放熱シート中に過度のボイドが存在するためであると考えられる。このような観点から、本発明の一実施形態の放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、好ましくは0.65~1.0であり、より好ましくは0.75~1.0である。なお、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、例えば、後述の放熱シートの製造方法において、凝集窒化ホウ素粒子の強度等に応じて、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するときの圧力を調整することで制御することができる。
以下、本発明の一実施形態の放熱シートを例に挙げて、本発明の放熱シートを説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートは、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなるものである。そして、本発明の一実施形態の放熱シートのJIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である。放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5未満であると、放熱シートの絶縁性が悪くなる。これは、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5未満であると、放熱シート中に過度のボイドが存在するためであると考えられる。このような観点から、本発明の一実施形態の放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、好ましくは0.65~1.0であり、より好ましくは0.75~1.0である。なお、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は、例えば、後述の放熱シートの製造方法において、凝集窒化ホウ素粒子の強度等に応じて、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するときの圧力を調整することで制御することができる。
(窒化ホウ素粉末)
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末の粒度分布は、第1の極大点、第1の極大点よりも粒径が大きい第2の極大点、及び第2の極大点よりも粒径が大きい第3の極大点を少なくとも有することが好ましい。そして、第1の極大点の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、第2の極大点の粒径が10μm以上40μm未満であり、第3の極大点の粒径が40μm以上110μm以下であることが好ましい。これにより、本発明の一実施形態の放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を、0.5~1.0の範囲内に調整することがさらに容易になる。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末の粒度分布は、第1の極大点、第1の極大点よりも粒径が大きい第2の極大点、及び第2の極大点よりも粒径が大きい第3の極大点を少なくとも有することが好ましい。そして、第1の極大点の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、第2の極大点の粒径が10μm以上40μm未満であり、第3の極大点の粒径が40μm以上110μm以下であることが好ましい。これにより、本発明の一実施形態の放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を、0.5~1.0の範囲内に調整することがさらに容易になる。
図1を参照して、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末の粒度分布を示す概念図である。図1に示す粒度分布の縦軸はリニアであり、横軸は対数である。なお、図1に示す窒化ホウ素粉末の粒度分布は、あくまでも概念図であり、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末を限定しない。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末は、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である。図1に示す窒化ホウ素粉末の粒度分布では、符号MAX1は第1の極大点を示し、符号MAX2は第2の極大点を示し、符号MAX3は第3の極大点を示す。そして、第1の極大点(MAX1)の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、第2の極大点(MAX2)の粒径が10μm以上40μm未満であり、第3の極大点(MAX3)の粒径が40μm以上110μm以下であることが好ましい。これにより、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まるので、後述の放熱シートの製造方法における熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するときの圧力の調整による放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になる。また、これにより、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まるので、放熱シートの熱伝導性をさらに優れたものとすることができる。なお、窒化ホウ素粉末の粒度分布は、後述の実施例の方法により、測定することができる。
第1の極大点(MAX1)の粒径は、好ましくは0.4μm以上10μm未満である。第1の極大点(MAX1)の粒径が0.4μm以上10μm未満であると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、第1の極大点(MAX1)の粒径は、より好ましくは1.0~8.0μmであり、さらに好ましくは3.0~6.0μmである。
第2の極大点(MAX2)の粒径は、好ましくは10μm以上40μm未満である。第2の極大点(MAX2)の粒径が10μm以上40μm未満であると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、第2の極大点(MAX2)の粒径は、より好ましくは15~35μmであり、さらに好ましくは18~30μmである。
第3の極大点(MAX3)の粒径は、好ましくは40~110μmである。第3の極大点(MAX3)の粒径が40~110μmであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、第3の極大点(MAX3)の粒径は、より好ましくは55~95μmであり、さらに好ましくは65~90μmである。
第1の極大点(MAX1)に隣接する極大点が第2の極大点(MAX2)であり、第2の極大点(MAX2)に隣接する極大点が第3の極大点(MAX3)であり、第1の極大点(MAX1)及び第2の極大点(MAX2)の間の第1の極小点(MIN1)の粒径と第2の極大点(MAX2)及び第3の極大点(MAX3)の間の第2の極小点(MIN2)の粒径との差の絶対値は、好ましくは15~60μmである。第1の極小点(MIN1)の粒径と第2の極小点(MIN2)の粒径との差の絶対値が15~60μmであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、第1の極小点(MIN1)の粒径と第2の極小点(MIN2)の粒径との差の絶対値は、より好ましくは21~43μmであり、さらに好ましくは25~35μmである。
第3の極大点(MAX3)を有するピークの半値幅は、好ましくは20~60μmである。第3の極大点(MAX3)を有するピークの半値幅が20~60μmであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、第3の極大点(MAX3)を有するピークの半値幅は、より好ましくは28~53μmであり、さらに好ましくは40~50μmである。なお、第3の極大点(MAX3)を有するピークの半値幅は、第3の極大点(MAX3)の頻度の半分の頻度におけるピークの幅である。
窒化ホウ素粉末の粒度分布における頻度の積算量が10%となる粒径と、窒化ホウ素粉末の粒度分布の最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値は、好ましくは3~30μmである。例えば、図1に示す窒化ホウ素粉末の粒度分布の場合、符号D10は頻度の積算量が10%となる粒径を示し、窒化ホウ素粉末の粒度分布の最も粒径が小さい極大点は第1の極大点(MAX1)であり、窒化ホウ素粉末の粒度分布の2番目に粒径が小さい極大点は第2の極大点(MAX2)であり、最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点は、第1の極小点(MIN1)である。上記粒径の差の絶対値が3~30μmであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、上記粒径の差の絶対値は、より好ましくは4~17μmであり、さらに好ましくは6~15μmである。
第1の極大点(MAX1)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量(V1)は好ましくは2~25体積%である。上記積算量(V1)が2~25体積%であると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、上記積算量(V1)は、より好ましくは5~20体積%である。なお、第1の極大点(MAX1)を有するピークにおけるピークスタートは、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が小さい側にある極小点である。第1の極大点(MAX1)に対して粒径が小さい側に極小点がない場合は、ピークスタートは粒度分布の粒径が小さい側の端(DS)である。また、第1の極大点(MAX1)を有するピークにおけるピークエンドは、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN1)である。そして、頻度の積算量(V1)は、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が小さい側にある極小点の粒径もしくは粒度分布の粒径が小さい側の端(DS)の粒径から、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN1)の粒径までの頻度の積算量から、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN1)の粒径の頻度を引き算した値である。なお、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN1)の粒径の頻度を引き算するのは、第1の極大点(MAX1)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量及び第2の極大点(MAX2)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量の両方で、第1の極大点(MAX1)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN1)の粒径の頻度が加算されるのを防ぐためである。
第2の極大点(MAX2)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量(V2)は好ましくは15~50体積%である。上記積算量(V2)が15~50体積%であるとであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、上記積算量(V2)は、より好ましくは20~45体積%である。なお、第2の極大点(MAX2)を有するピークにおけるピークスタートは、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が小さい側にある極小点(MIN1)である。また、第2の極大点(MAX2)を有するピークにおけるピークエンドは、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN2)である。そして、頻度の積算量(V2)は、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が小さい側にある極小点(MIN1)の粒径から、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN2)の粒径までの頻度の積算量から、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN2)の粒径の頻度を引き算した値である。なお、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN2)の粒径の頻度を引き算するのは、第2の極大点(MAX2)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量及び第3の極大点(MAX3)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量の両方で、第2の極大点(MAX2)に対して粒径が大きい側にある極小点(MIN2)の粒径の頻度が加算されるのを防ぐためである。
第3の極大点(MAX3)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量(V3)は好ましくは30~80体積%である。上記積算量(V3)が30~80体積%であるとであると、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性がさらに改善される。このような観点から、上記積算量(V3)は、より好ましくは45~75体積%である。なお、第3の極大点(MAX3)を有するピークにおけるピークスタートは、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が小さい側にある極小点(MIN2)である。また、第3の極大点(MAX3)を有するピークにおけるピークエンドは、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側にある極小点である。第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側に極小点がない場合は、ピークエンドは粒度分布の粒径が大きい側の端(DE)である。そして、頻度の積算量(V3)は、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が小さい側にある極小点(MIN2)の粒径から、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側にある極小点の粒径までの頻度の積算量から、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側にある極小点の粒径の頻度を引き算した値、または、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が小さい側にある極小点(MIN2)の粒径から、粒度分布の粒径が大きい側の端(PE)の粒径までの頻度の積算量である。なお、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側にある極小点の粒径の頻度を引き算するのは、第3の極大点(MAX3)を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量、及び第3の極大点(MAX3)に隣接する、第3の極大点に対して粒径が大きい側にある極大点を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドの間の頻度の積算量の両方で、第3の極大点(MAX3)に対して粒径が大きい側にある極小点の粒径の頻度が加算されるのを防ぐためである。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末における凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度は、好ましくは5~18MPaである。凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度が5MPa以上であると、放熱シート製造中に凝集窒化ホウ素粒子が破壊されることを抑制できる。凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度が18MPa以下であると、放熱シート中の凝集窒化ホウ素粒子の中に樹脂を十分侵入させることができ、放熱シート中の凝集窒化ホウ素粒子の中に空気が残留することを抑制できる。このような観点から、本発明の窒化ホウ素粉末における凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度は、より好ましくは6~15MPaであり、さらに好ましくは7~13MPaである。なお、凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度は、後述の実施例に記載の方法で測定することができる。
放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、これにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性が改善される限り、本発明の窒化ホウ素粉末の粒度分布は、上述の第1~3の極大点に加えて、他の極大点を有していてもよい。
(窒化ホウ素粉末の製造方法)
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末の製造方法の一例を以下説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末は、例えば、粒度分布が上記第1の極大点を有する第1の窒化ホウ素粉末、粒度分布が上記第2の極大点を有する第2の窒化ホウ素粉末、及び粒度分布が上記第3の極大点を有する第3の窒化ホウ素粉末をそれぞれ作製し、作製した第1~3の窒化ホウ素粉末を混合することにより、製造することができる。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末の製造方法の一例を以下説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末は、例えば、粒度分布が上記第1の極大点を有する第1の窒化ホウ素粉末、粒度分布が上記第2の極大点を有する第2の窒化ホウ素粉末、及び粒度分布が上記第3の極大点を有する第3の窒化ホウ素粉末をそれぞれ作製し、作製した第1~3の窒化ホウ素粉末を混合することにより、製造することができる。
第1~3の窒化ホウ素粉末のうち、第2及び3の窒化ホウ素粉末は、それぞれ六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末であることが好ましい。また、第1の窒化ホウ素粉末は、凝集窒化ホウ素粒子でたってもよいが、六方晶窒化ホウ素一次粒子であることが好ましい。第1~3の窒化ホウ素粉末それぞれの極大点は、第1~3の窒化ホウ素粉末それぞれの粒度分布においてピークの頂点を意味する。第1~3の窒化ホウ素粉末の粒度分布は、上述した窒化ホウ素粉末の粒度分布と同様にして測定される。
混合工程では、第3の窒化ホウ素粉末の体積割合が第2の窒化ホウ素粉末の体積割合より多くなるように、そして第2の窒化ホウ素粉末の体積割合が第1の窒化ホウ素粉末の体積割合より多くなるように、第1~3の窒化ホウ素粉末を混合してもよい。これにより、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性が高まり、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御がさらに容易になるとともに、放熱シートの熱伝導性が改善される。第3の窒化ホウ素粉末の体積割合は、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御の観点及び放熱シートの熱伝導性の観点から、第1~3の窒化ホウ素粉末の合計100体積部に対して、好ましくは30~80体積部であり、より好ましくは45~75体積部であり、さらに好ましくは50~70体積部である。第2の窒化ホウ素粉末の体積割合は、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御の観点及び放熱シートの熱伝導性の観点から、第1~3の窒化ホウ素粉末の合計100体積部に対して、好ましくは15~50体積部であり、より好ましくは20~45体積部であり、さらに好ましくは25~35体積部である。第1の窒化ホウ素粉末の体積割合は、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)の制御の観点及び放熱シートの熱伝導性の観点から、第1~3の窒化ホウ素粉末の合計100体積部に対して、好ましくは2~25体積部であり、より好ましくは5~20体積部であり、さらに好ましくは8~15体積部である。
第1~3の窒化ホウ素粉末のそれぞれは、例えば、塊状の炭化ホウ素を粉砕する粉砕工程と、粉砕された炭化ホウ素を窒化して炭窒化ホウ素を得る窒化工程と、炭窒化ホウ素を脱炭させる脱炭工程とを備える製造方法により製造することができる。
粉砕工程では、塊状の炭化ホウ素(炭化ホウ素塊)を一般的な粉砕機または解砕機を用いて粉砕する。このとき、例えば、粉砕時間及び炭化ホウ素塊の仕込み量を調整することにより、所望の極大点を有する炭化ホウ素粉末を得ることができる。なお、炭化ホウ素粉末の極大点は、上述した窒化ホウ素粉末の極大点と同様に測定することができる。このように、炭化ホウ素粉末の極大点を所望の窒化ホウ素粉末の極大点に近づけるよう調整することにより、上述した極大点を有する第1~3の窒化ホウ素粉末が得られる。
続いて、窒化工程では、窒化反応を進行させる雰囲気下かつ加圧条件下で、炭化ホウ素粉末を焼成することにより、炭窒化ホウ素を得る。
窒化工程における雰囲気は、窒化反応を進行させる雰囲気であり、例えば、窒素ガス及びアンモニアガス等であってよく、これらの一種単独または2種以上の組合せであってよい。当該雰囲気は、窒化のしやすさとコストの観点から、好ましくは窒素ガスである。当該雰囲気中の窒素ガスの含有量は、好ましくは95体積%以上、より好ましくは99.9体積%以上である。
窒化工程における圧力は、好ましくは0.6MPa以上、より好ましくは0.7MPa以上であり、好ましくは1.0MPa以下、より好ましくは0.9MPa以下である。当該圧力は、さらに好ましくは0.7~1.0MPaである。窒化工程における焼成温度は、好ましくは1800℃以上、より好ましくは1900℃以上であり、好ましくは2400℃以下、より好ましくは2200℃以下である。焼成温度は、さらに好ましくは1800~2200℃である。圧力条件及び焼成温度は、炭化ホウ素の窒化をさらに好適に進行させ、工業的にも適切な条件であることから、好ましくは、1800℃以上かつ0.7~1.0MPaである。
窒化工程における焼成時間は、窒化が十分に進む範囲で適宜選定され、好ましくは6時間以上、より好ましくは8時間以上であり、好ましくは30時間以下、より好ましくは20時間以下であってよい。
脱炭工程では、窒化工程にて得られた炭窒化ホウ素を、常圧以上の雰囲気にて、所定の保持温度で一定時間保持する熱処理を行う。これにより、脱炭かつ結晶化された六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を得ることができる。
脱炭工程における雰囲気は、常圧(大気圧)の雰囲気または加圧された雰囲気である。加圧された雰囲気の場合、圧力は、例えば0.5MPa以下、好ましくは0.3MPa以下であってよい。
脱炭工程では、例えば、まず、所定の温度(脱炭開始可能な温度)まで昇温した後に、所定の昇温速度で保持温度までさらに昇温する。所定の温度(脱炭開始可能な温度)は、系に応じて設定可能であり、例えば、1000℃以上であってよく、1500℃以下であってよく、好ましくは1200℃以下である。所定の温度(脱炭開始可能な温度)から保持温度へ昇温する速度は、例えば5℃/分以下であってよく、好ましくは、4℃/分以下、3℃/分以下、または2℃/分以下であってもよい。
保持温度は、粒成長が良好に起こりやすく、得られる窒化ホウ素粉末の熱伝導率をさらに向上できる観点から、好ましくは1800℃以上、より好ましくは2000℃以上である。保持温度は、好ましくは2200℃以下、より好ましくは2100℃以下であってよい。
保持温度における保持時間は、結晶化が十分に進む範囲で適宜選定され、例えば、0.5時間超えであってよく、粒成長が良好に起こりやすい観点から、好ましくは1時間以上、より好ましくは3時間以上、さらに好ましくは5時間以上、特に好ましくは10時間以上である。保持温度における保持時間は、例えば40時間未満であってよく、粒成長が進みすぎて粒子強度が低下することを低減でき、また、コスト削減の観点から、好ましくは30時間以下、より好ましくは20時間以下である。
脱炭工程においては、原料として、窒化工程で得られた炭窒化ホウ素に加えて、ホウ素源を混合して脱炭及び結晶化を行ってもよい。ホウ素源としては、ホウ酸、酸化ホウ素、またはその混合物が挙げられる。この場合、必要に応じて当該技術分野で用いられるその他の添加物をさらに用いてもよい。
炭窒化ホウ素とホウ素源との混合割合は、適宜選定される。ホウ素源としてホウ酸または酸化ホウ素を用いる場合、ホウ酸または酸化ホウ素の割合は、炭窒化ホウ素100質量部に対して、例えば100質量部以上であってよく、好ましくは150質量部以上であり、また、例えば200質量部以下であってよく、好ましくは250質量部以下である。
以上のようにして得られる窒化ホウ素粉末に対して、篩によって所望の粒度分布を有する窒化ホウ素粉末が得られるように分級する工程(分級工程)を実施してもよい。これにより、所望の極大点を有する第1~3の窒化ホウ素粉末がさらに好適に得られる。
得られた第1~3の窒化ホウ素粉末を混合して、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末を得ることができる。混合方法は、第1~3の窒化ホウ素粉末を均一に混合することができれば、特に限定されない。例えば、容器回転型混合装置を用いて第1~3の窒化ホウ素粉末を混合してもよいし、容器固定型混合装置を用いて第1~3の窒化ホウ素粉末を混合してもよいし、流体運動型混合装置を用いて第1~3の窒化ホウ素粉末を混合してもよい。
(樹脂)
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂(シリコーンゴムを含む)、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド(例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等)、ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ABS樹脂、AAS(アクリロニトリル-アクリルゴム・スチレン)樹脂、AES(アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム-スチレン)樹脂などが挙げられる。これらの中で、耐熱性、柔軟性及びヒートシンク等への密着性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂は有機過酸化物による加硫して硬化するものが好ましい。また、熱伝導性樹脂組成物の25℃における粘度は、シート状の成形体の柔軟性を改善する観点から、例えば、100,000cp以下である。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる樹脂には、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂(シリコーンゴムを含む)、アクリル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド(例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等)、ポリエステル(例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等)、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、ABS樹脂、AAS(アクリロニトリル-アクリルゴム・スチレン)樹脂、AES(アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴム-スチレン)樹脂などが挙げられる。これらの中で、耐熱性、柔軟性及びヒートシンク等への密着性の観点から、シリコーン樹脂が好ましい。シリコーン樹脂は有機過酸化物による加硫して硬化するものが好ましい。また、熱伝導性樹脂組成物の25℃における粘度は、シート状の成形体の柔軟性を改善する観点から、例えば、100,000cp以下である。
本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物において、窒化ホウ素粉末および樹脂の合計100体積%に対する窒化ホウ素粉末の含有量は、30~85体積%が好ましく、40~80体積%がより好ましい。窒化ホウ素粉末の含有量が30体積%以上の場合、熱伝導率が向上し、十分な放熱性能が得られやすい。また、窒化ホウ素粉末の含有量が85体積%以下の場合、成形時に空隙が生じやすくなることを低減でき、絶縁性や機械強度が低下することを抑制できる。また、窒化ホウ素粉末および樹脂の合計100体積%に対する樹脂成分の含有量は、15~70体積%が好ましく、20~60体積%がより好ましい。
(溶媒)
熱伝導性樹脂組成物の粘度を調節するために、熱伝導性樹脂組成物は溶媒をさらに含んでもよい。溶媒は、樹脂を溶解でき、熱伝導性樹脂組成物を塗布したのち、塗布した熱伝導性樹脂組成物から容易に除去されるものであれば特に限定されない。樹脂がシリコーン樹脂である場合、溶媒には、例えば、トルエン、キシレン、塩素系炭化水素などが挙げられる。除去が容易であるという観点から、これらの溶媒の中でトルエンが好ましい。溶媒の含有量は、熱伝導性樹脂組成物の目的とする粘度により適宜選択することができる。溶媒の含有量は、例えば、熱伝導性樹脂組成物の溶媒以外の成分100質量部に対して40~200質量部である。
熱伝導性樹脂組成物の粘度を調節するために、熱伝導性樹脂組成物は溶媒をさらに含んでもよい。溶媒は、樹脂を溶解でき、熱伝導性樹脂組成物を塗布したのち、塗布した熱伝導性樹脂組成物から容易に除去されるものであれば特に限定されない。樹脂がシリコーン樹脂である場合、溶媒には、例えば、トルエン、キシレン、塩素系炭化水素などが挙げられる。除去が容易であるという観点から、これらの溶媒の中でトルエンが好ましい。溶媒の含有量は、熱伝導性樹脂組成物の目的とする粘度により適宜選択することができる。溶媒の含有量は、例えば、熱伝導性樹脂組成物の溶媒以外の成分100質量部に対して40~200質量部である。
なお、熱伝導性樹脂組成物は、窒化ホウ素粉末、樹脂成分および溶媒以外の成分が含まれてもよい。その他の成分は、窒化ホウ素粉末以外の無機フィラー、添加剤、不純物等であり、その他の成分の含有量は、窒化ホウ素粉末および樹脂の合計100質量部に対して、好ましくは5質量部以下であり、より好ましくは3質量部以下であり、さらに好ましくは1質量部以下である。
(放熱シートの厚さ)
本発明の一実施形態の放熱シートの厚さは、好ましくは100~1200μmである。放熱シートの厚さが100μm以上であると、放熱シートを発熱性電子部品により確実に密着させることができる。放熱シートの厚さが1200μm以下であると、放熱シートの放熱性をさらに良好にすることができる。そのような観点から、本発明の一実施形態の放熱シートの厚さは、より好ましくは150~800μmであり、さらに好ましくは200~600μmである。
本発明の一実施形態の放熱シートの厚さは、好ましくは100~1200μmである。放熱シートの厚さが100μm以上であると、放熱シートを発熱性電子部品により確実に密着させることができる。放熱シートの厚さが1200μm以下であると、放熱シートの放熱性をさらに良好にすることができる。そのような観点から、本発明の一実施形態の放熱シートの厚さは、より好ましくは150~800μmであり、さらに好ましくは200~600μmである。
[本発明の一実施形態の放熱シートの変形例]
本発明の一実施形態の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末であった。しかし、本発明の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末であれば、上記窒化ホウ素粉末に限定されない。例えば、本発明の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、板状アルミナの一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末であってもよい。
本発明の一実施形態の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末であった。しかし、本発明の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末であれば、上記窒化ホウ素粉末に限定されない。例えば、本発明の放熱シートに含まれている凝集粒子粉末は、板状アルミナの一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末であってもよい。
本発明の一実施形態の放熱シートは、あくまでも本発明の放熱シートの一例であり、本発明の放熱シートを限定しない。
[放熱シートの製造方法]
以下、本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法を例に挙げて、本発明の放熱シートの製造方法を説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法は、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程(A)、熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程(B)、及び熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程(C)を含む。
以下、本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法を例に挙げて、本発明の放熱シートの製造方法を説明する。
本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法は、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程(A)、熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程(B)、及び熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程(C)を含む。
(工程(A))
工程(A)では、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する。工程(A)で使用する窒化ホウ素粉末は、好ましくは、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末である。工程(A)で使用する窒化ホウ素粉末及び樹脂については、既に説明したので、説明を省略する。
工程(A)では、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末と樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する。工程(A)で使用する窒化ホウ素粉末は、好ましくは、本発明の一実施形態の放熱シートのための熱伝導性樹脂組成物に含まれる窒化ホウ素粉末である。工程(A)で使用する窒化ホウ素粉末及び樹脂については、既に説明したので、説明を省略する。
(工程(B))
工程(B)では、熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する。例えば、ドクターブレード法またはカレンダー加工によって熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形することができる。しかし、熱伝導性樹脂組成物がカレンダーロールを通過する際、熱伝導性樹脂組成物中の凝集窒化ホウ素粒子が壊れるおそれがある。したがって、ドクターブレード法により熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形することが好ましい。
工程(B)では、熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する。例えば、ドクターブレード法またはカレンダー加工によって熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形することができる。しかし、熱伝導性樹脂組成物がカレンダーロールを通過する際、熱伝導性樹脂組成物中の凝集窒化ホウ素粒子が壊れるおそれがある。したがって、ドクターブレード法により熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形することが好ましい。
(工程(C))
工程(C)では、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する。熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するときの圧力を調節することにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を制御することができる。例えば、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力を大きくすると、上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は小さくなる。一方、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力を小さくすると、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は大きくなる。また、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することにより、放熱シート中のマイクロボイドをさらに低減できるので、放熱シートの絶縁性を改善することができる。さらに、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することにより、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力が小さくても、放熱シート中のマイクロボイドを低減できるので、熱伝導性樹脂組成物シート中の凝集窒化ホウ素粒子の凝集が壊れることを抑制できる。このような観点から、熱伝導性樹脂組成物シートを加熱及び加圧する際の真空環境の圧力は、好ましくは0.1~5kPaであり、より好ましくは0.1~3kPaである。また、熱伝導性樹脂組成物シートの加熱温度は、好ましくは120~200℃であり、より好ましくは130~180℃である。さらに、熱伝導性樹脂組成物シートの加圧する際の圧力は、好ましくは80~250kg/cm2であり、より好ましくは100~200kg/cm2である。
工程(C)では、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する。熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するときの圧力を調節することにより、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を制御することができる。例えば、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力を大きくすると、上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は小さくなる。一方、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力を小さくすると、放熱シートの上記帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)は大きくなる。また、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することにより、放熱シート中のマイクロボイドをさらに低減できるので、放熱シートの絶縁性を改善することができる。さらに、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することにより、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力が小さくても、放熱シート中のマイクロボイドを低減できるので、熱伝導性樹脂組成物シート中の凝集窒化ホウ素粒子の凝集が壊れることを抑制できる。このような観点から、熱伝導性樹脂組成物シートを加熱及び加圧する際の真空環境の圧力は、好ましくは0.1~5kPaであり、より好ましくは0.1~3kPaである。また、熱伝導性樹脂組成物シートの加熱温度は、好ましくは120~200℃であり、より好ましくは130~180℃である。さらに、熱伝導性樹脂組成物シートの加圧する際の圧力は、好ましくは80~250kg/cm2であり、より好ましくは100~200kg/cm2である。
[本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法の変形例]
本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは窒化ホウ素粉末であった。しかし、本発明の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは窒化ホウ素粉末に限定されない。例えば、無機フィラーとして球状アルミナもしくはシリカを使用してもよい。この場合も、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することによって、放熱シート中のマイクロボイドをさらに低減できるので、放熱シートの絶縁性を改善することができる。
本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは窒化ホウ素粉末であった。しかし、本発明の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは窒化ホウ素粉末に限定されない。例えば、無機フィラーとして球状アルミナもしくはシリカを使用してもよい。この場合も、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することによって、放熱シート中のマイクロボイドをさらに低減できるので、放熱シートの絶縁性を改善することができる。
また、本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末であった。しかし、本発明の放熱シートの製造方法の工程(A)で使用する無機フィラーは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末であれば、窒化ホウ素粉末に限定されない。例えば、無機フィラーとして板状アルミナの一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末を使用してもよい。この場合も、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することによって、放熱シート中のマイクロボイドをさらに低減できるので、放熱シートの絶縁性を改善することができる。また、この場合も、熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧することにより、熱伝導性樹脂組成物シートを加圧するこのときの圧力が小さくても、放熱シート中のマイクロボイドを低減できるので、熱伝導性樹脂組成物シート中の凝集粒子の凝集が壊れることを抑制できる。
本発明の一実施形態の放熱シートの製造方法は、あくまでも本発明の放熱シートの製造方法の一例であり、本発明の放熱シートの製造方法を限定しない。
以下、本発明について、実施例及び比較例により、詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(帯電圧比)
JIS L1094:2020(半減期測定法)に準拠して、電圧の印加を止めた直後の帯電圧、及び電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧を測定した。そして、これらの測定結果から、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を算出した。
JIS L1094:2020(半減期測定法)に準拠して、電圧の印加を止めた直後の帯電圧、及び電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧を測定した。そして、これらの測定結果から、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)を算出した。
(粒度分布)
窒化ホウ素粉末の粒度分布をベックマン・コールター株式会社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置、(LS-13 320)を用いて測定した。そして、得られた粒度分布から、第1~3の極大点の粒径(第1~3の極大値)、第1~3の極大点を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドまでの間の頻度の積算量(第1~3の頻度の積算量)、頻度の積算量が10%となる粒径と、最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値(D10と最初の極小値間距離)、第1の極小点の粒径と第2の極小点の粒径との差の絶対値(極小値間距離)、第3の極大点を有するピークの半値幅(極大値3の半値幅)を求めた。
窒化ホウ素粉末の粒度分布をベックマン・コールター株式会社製レーザー回折散乱法粒度分布測定装置、(LS-13 320)を用いて測定した。そして、得られた粒度分布から、第1~3の極大点の粒径(第1~3の極大値)、第1~3の極大点を有するピークにおけるピークスタートからピークエンドまでの間の頻度の積算量(第1~3の頻度の積算量)、頻度の積算量が10%となる粒径と、最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値(D10と最初の極小値間距離)、第1の極小点の粒径と第2の極小点の粒径との差の絶対値(極小値間距離)、第3の極大点を有するピークの半値幅(極大値3の半値幅)を求めた。
(圧壊強度)
凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度は、JIS R1639-5:2007に準拠して測定した。具体的には、凝集窒化ホウ素粒子を微小圧縮試験器(「MCT-W500」株式会社島津製作所製)の試料台に散布後、凝集窒化ホウ素粒子を5個選び出し、1粒ずつ圧縮試験を行った。そして、圧壊強度(σ:MPa)は、粒子内の位置によって変化する無次元数(α=2.48)と圧壊試験力(P:N)と粒径(d:μm)からσ=α×P/(π×d2)の式を用いて算出した。JIS R1625:2010に準拠して5個の無機フィラー成分の圧壊強度をワイブルプロットし、累積破壊率が63.2%となる圧壊強度を凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度とした。
凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度は、JIS R1639-5:2007に準拠して測定した。具体的には、凝集窒化ホウ素粒子を微小圧縮試験器(「MCT-W500」株式会社島津製作所製)の試料台に散布後、凝集窒化ホウ素粒子を5個選び出し、1粒ずつ圧縮試験を行った。そして、圧壊強度(σ:MPa)は、粒子内の位置によって変化する無次元数(α=2.48)と圧壊試験力(P:N)と粒径(d:μm)からσ=α×P/(π×d2)の式を用いて算出した。JIS R1625:2010に準拠して5個の無機フィラー成分の圧壊強度をワイブルプロットし、累積破壊率が63.2%となる圧壊強度を凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度とした。
実施例及び比較例の放熱シートに対して以下の評価を行った。
(絶縁性)
放熱シートの絶縁破壊電圧を、JIS C2110-1:2016に記載の方法に準拠し、短時間破壊試験(室温23℃)にて測定した値に基づき、評価した。結果を表1に示す。
絶縁性の評価基準は厚さ以下の通りである。
◎:絶縁破壊電圧が10kV以上
○:絶縁破壊電圧が5kV以上、10kV未満
×:絶縁破壊電圧が5kV未満
(絶縁性)
放熱シートの絶縁破壊電圧を、JIS C2110-1:2016に記載の方法に準拠し、短時間破壊試験(室温23℃)にて測定した値に基づき、評価した。結果を表1に示す。
絶縁性の評価基準は厚さ以下の通りである。
◎:絶縁破壊電圧が10kV以上
○:絶縁破壊電圧が5kV以上、10kV未満
×:絶縁破壊電圧が5kV未満
(熱伝導性)
放熱シートの熱抵抗を、ASTM D5470:2017に記載の方法に準拠し、測定した値に基づき、評価した。結果を表1に示す。
熱伝導性の評価基準は以下の通りである。
◎:熱伝導率が5W/(m・K)以上
○:熱伝導率が3W/(m・K)以上、5W/(m・K)未満
×:熱伝導率が3W/(m・K)未満
放熱シートの熱抵抗を、ASTM D5470:2017に記載の方法に準拠し、測定した値に基づき、評価した。結果を表1に示す。
熱伝導性の評価基準は以下の通りである。
◎:熱伝導率が5W/(m・K)以上
○:熱伝導率が3W/(m・K)以上、5W/(m・K)未満
×:熱伝導率が3W/(m・K)未満
以下のようにして、複数の極大点を有する窒化ホウ素粉末の原料となる、1つの極大点を有する窒化ホウ素粉末A~Iを作製した。
(窒化ホウ素粉末A)
以下のように、炭化ホウ素合成、加圧窒化工程、脱炭結晶化工程にて、窒化ホウ素粉末Aを作製した。
以下のように、炭化ホウ素合成、加圧窒化工程、脱炭結晶化工程にて、窒化ホウ素粉末Aを作製した。
(炭化ホウ素合成)
新日本電工株式会社製オルトホウ酸(以下ホウ酸)100質量部と、デンカ株式会社製アセチレンブラック(HS100)35質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合したのち、黒鉛ルツボ中に充填し、アーク炉にて、アルゴン雰囲気で、2200℃にて5時間加熱し炭化ホウ素(B4C)を合成した。合成した炭化ホウ素塊をボールミルで1時間粉砕し、篩網を用いて粒径75μm以下に篩分け、さらに硝酸水溶液で洗浄して鉄分等不純物を除去後、濾過・乾燥して平均粒子径4μmの炭化ホウ素粉末を作製した。
新日本電工株式会社製オルトホウ酸(以下ホウ酸)100質量部と、デンカ株式会社製アセチレンブラック(HS100)35質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合したのち、黒鉛ルツボ中に充填し、アーク炉にて、アルゴン雰囲気で、2200℃にて5時間加熱し炭化ホウ素(B4C)を合成した。合成した炭化ホウ素塊をボールミルで1時間粉砕し、篩網を用いて粒径75μm以下に篩分け、さらに硝酸水溶液で洗浄して鉄分等不純物を除去後、濾過・乾燥して平均粒子径4μmの炭化ホウ素粉末を作製した。
(加圧窒化工程)
合成した炭化ホウ素を窒化ホウ素ルツボに充填した後、抵抗加熱炉を用い、窒素ガスの雰囲気で、2000℃、9気圧(0.8MPa)の条件で10時間加熱することにより炭窒化ホウ素(B4CN4)を得た。
合成した炭化ホウ素を窒化ホウ素ルツボに充填した後、抵抗加熱炉を用い、窒素ガスの雰囲気で、2000℃、9気圧(0.8MPa)の条件で10時間加熱することにより炭窒化ホウ素(B4CN4)を得た。
(脱炭結晶化工程)
合成した炭窒化ホウ素100質量部と、ホウ酸90質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合したのち、窒化ホウ素ルツボに充填し、抵抗加熱炉を用い0.2MPaの圧力条件で、窒素ガスの雰囲気で、室温から1000℃までの昇温速度を10℃/min、1000℃からの昇温速度を2℃/minで昇温し、焼成温度2020℃、保持時間10時間で加熱することにより、一次粒子が凝集して塊状になった凝集窒化ホウ素粒子を合成した。合成した凝集窒化ホウ素粒子をヘンシェルミキサーにより15分解砕をおこなった後、篩網を用いて、篩目150μmのナイロン篩にて分級を行った。焼成物を解砕及び分級することより、窒化ホウ素粉末Aを得た。
合成した炭窒化ホウ素100質量部と、ホウ酸90質量部とをヘンシェルミキサーを用いて混合したのち、窒化ホウ素ルツボに充填し、抵抗加熱炉を用い0.2MPaの圧力条件で、窒素ガスの雰囲気で、室温から1000℃までの昇温速度を10℃/min、1000℃からの昇温速度を2℃/minで昇温し、焼成温度2020℃、保持時間10時間で加熱することにより、一次粒子が凝集して塊状になった凝集窒化ホウ素粒子を合成した。合成した凝集窒化ホウ素粒子をヘンシェルミキサーにより15分解砕をおこなった後、篩網を用いて、篩目150μmのナイロン篩にて分級を行った。焼成物を解砕及び分級することより、窒化ホウ素粉末Aを得た。
得られた窒化ホウ素粉末Aのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は4.5μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Aは鱗片状の粒子であった。
(窒化ホウ素粉末B)
平均粒子径6μmの炭化ホウ素粉末を用いたした点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Bを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Bのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は8.0μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Bは鱗片状の粒子であった。
平均粒子径6μmの炭化ホウ素粉末を用いたした点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Bを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Bのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は8.0μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Bは鱗片状の粒子であった。
(窒化ホウ素粉末C)
平均粒子径1μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Cを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Cのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は1.0μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Cは鱗片状の粒子であった。
平均粒子径1μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Cを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Cのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は1.0μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Cは鱗片状の粒子であった。
(窒化ホウ素粉末D)
平均粒子径15μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Dを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Dのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は23μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Dは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径15μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Dを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Dのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は23μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Dは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
(窒化ホウ素粉末E)
平均粒子径25μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Eを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Eのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は35μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Eは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径25μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Eを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Eのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は35μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Eは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
(窒化ホウ素粉末F)
平均粒子径10μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Fを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Fのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は15μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Fは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径10μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Fを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Fのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は15μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Fは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
(窒化ホウ素粉末G)
平均粒子径55μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Gを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Gのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は78μmであった。また、窒化ホウ素粉末Gの粒度分布のピークの半値幅は46μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Gは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径55μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Gを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Gのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は78μmであった。また、窒化ホウ素粉末Gの粒度分布のピークの半値幅は46μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Gは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
(窒化ホウ素粉末H)
平均粒子径70μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Hを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Hのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は95μmであった。また、窒化ホウ素粉末Hの粒度分布のピークの半値幅は53μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Hは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径70μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Hを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Hのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は95μmであった。また、窒化ホウ素粉末Hの粒度分布のピークの半値幅は53μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Hは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
(窒化ホウ素粉末I)
平均粒子径40μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Iを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Iのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は55μmであった。また、窒化ホウ素粉末Iの粒度分布のピークの半値幅は28μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Iは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
平均粒子径40μmの炭化ホウ素粉末を用いた点を除いて、窒化ホウ素粉末Aと同様な方法で窒化ホウ素粉末Iを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Iのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は55μmであった。また、窒化ホウ素粉末Iの粒度分布のピークの半値幅は28μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Iは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。
表1に示す配合割合で、窒化ホウ素粉末A~Iを混合して、窒化ホウ素粉末1~3を作製した。
(放熱シートの作製)
得られた窒化ホウ素粉末及び液状シリコーン樹脂(メチルビニルポリシロキサン、ダウ・東レ株式会社製、商品名「CF-3110」)の合計100体積%に対して、60体積%の窒化ホウ素粉末及び40体積%のシリコーン樹脂1、シリコーン樹脂100質量部に対して1質量部の硬化剤(2,5-ジメチルー2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、化薬ヌーリオン株式会社製、商品名「トリゴノックス101」)、窒化ホウ素粉末の合計100質量部に対して0.5質量部のシランカップリング剤(ジメチルジメトキシシラン、ダウ・東レ株式会社製、商品名「DOWSIL Z-6329 Silane」、25℃における粘度:1cp)、シランカップリング剤100質量部に対して15質量部の水、並びに上述の原料の合計100質量部に対して110質量部のトルエンを攪拌機(HEIDON社製、商品名「スリーワンモーター」)に投入し、タービン型撹拌翼を用いて15時間混合して熱伝導性樹脂組成物のスラリーを作製した。
そして、ドクターブレード法により、上記スラリーを厚さ0.05mmのペットフィルム(キャリアフィルム)上に厚さ1.0mmで塗工し、75℃で5分乾燥させて、ペットフィルム付きのシート状成形体を作製した。得られたシート状成形体の熱伝導性樹脂組成物面に厚さ0.05mmのペットフィルムを積層して、積層体を作製した。なお、この積層体の層構造はペットフィルム/熱伝導性樹脂組成物/ペットフィルムであった。次いで、得られた積層体に対して、真空下(圧力3.5kPa)、温度150℃の条件で、表2に示す圧力で30分間の加熱プレスを行い、両面のペットフィルムを剥離してシートとした。次いで、それを常圧、150℃で4時間の2次加熱を行い、放熱シートとした。
得られた窒化ホウ素粉末及び液状シリコーン樹脂(メチルビニルポリシロキサン、ダウ・東レ株式会社製、商品名「CF-3110」)の合計100体積%に対して、60体積%の窒化ホウ素粉末及び40体積%のシリコーン樹脂1、シリコーン樹脂100質量部に対して1質量部の硬化剤(2,5-ジメチルー2,5-ビス(t-ブチルパーオキシ)ヘキサン、化薬ヌーリオン株式会社製、商品名「トリゴノックス101」)、窒化ホウ素粉末の合計100質量部に対して0.5質量部のシランカップリング剤(ジメチルジメトキシシラン、ダウ・東レ株式会社製、商品名「DOWSIL Z-6329 Silane」、25℃における粘度:1cp)、シランカップリング剤100質量部に対して15質量部の水、並びに上述の原料の合計100質量部に対して110質量部のトルエンを攪拌機(HEIDON社製、商品名「スリーワンモーター」)に投入し、タービン型撹拌翼を用いて15時間混合して熱伝導性樹脂組成物のスラリーを作製した。
そして、ドクターブレード法により、上記スラリーを厚さ0.05mmのペットフィルム(キャリアフィルム)上に厚さ1.0mmで塗工し、75℃で5分乾燥させて、ペットフィルム付きのシート状成形体を作製した。得られたシート状成形体の熱伝導性樹脂組成物面に厚さ0.05mmのペットフィルムを積層して、積層体を作製した。なお、この積層体の層構造はペットフィルム/熱伝導性樹脂組成物/ペットフィルムであった。次いで、得られた積層体に対して、真空下(圧力3.5kPa)、温度150℃の条件で、表2に示す圧力で30分間の加熱プレスを行い、両面のペットフィルムを剥離してシートとした。次いで、それを常圧、150℃で4時間の2次加熱を行い、放熱シートとした。
実施例の放熱シートの評価結果から、放熱シートの帯電圧比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0であると、放熱シートの絶縁性が改善されることがわかった。
Claims (10)
- 一次粒子が凝集してなる凝集粒子を少なくとも含む凝集粒子粉末と、樹脂とを含む熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートであって、
JIS L1094(半減期測定法)に準拠して測定した、電圧の印加を止めた直後の帯電圧に対する、電圧の印加を止めてから200秒後の帯電圧の比(200秒後の帯電圧/0秒後の帯電圧)が0.5~1.0である放熱シート。 - 前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である請求項1に記載の放熱シート。
- 前記凝集粒子粉末の粒度分布が、第1の極大点、前記第1の極大点よりも粒径が大きい第2の極大点、及び前記第2の極大点よりも粒径が大きい第3の極大点を少なくとも有し、
前記第1の極大点の粒径が0.4μm以上10μm未満であり、
前記第2の極大点の粒径が10μm以上40μm未満であり、
前記第3の極大点の粒径が40μm以上110μm以下である請求項1又は2に記載の放熱シート。 - 前記凝集粒子粉末の粒度分布における頻度の積算量が10%となる粒径と、前記凝集粒子粉末の粒度分布の最も粒径が小さい極大点及び2番目に粒径が小さい極大点の間の極小点の粒径との差の絶対値が3~30μmである請求項3に記載の放熱シート。
- 前記第1の極大点に隣接する極大点が前記第2の極大点であり、
前記第2の極大点に隣接する極大点が前記第3の極大点であり、
前記第1の極大点及び前記第2の極大点の間の第1の極小点の粒径と前記第2の極大点及び前記第3の極大点の間の第2の極小点の粒径との差の絶対値が15~60μmである請求項3又は4に記載の放熱シート。 - 前記第3の極大点を有するピークの半値幅が20~60μmである請求項3~5のいずれか1項に記載の放熱シート。
- 前記凝集粒子の圧壊強度が5~18MPaである請求項1~6のいずれか1項に記載の放熱シート。
- 無機フィラーと樹脂とを配合して熱伝導性樹脂組成物を作製する工程、
前記熱伝導性樹脂組成物をシート状に成形して、熱伝導性樹脂組成物シートを作製する工程、及び
前記熱伝導性樹脂組成物シートを真空下で加熱及び加圧する工程を含む放熱シートの製造方法。 - 前記無機フィラーが一次粒子が凝集してなる凝集粒子の凝集粒子粉末である請求項8に記載の放熱シートの製造方法。
- 前記凝集粒子粉末が、六方晶窒化ホウ素一次粒子が凝集してなる凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む窒化ホウ素粉末である請求項9に記載の放熱シートの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021000878A JP2022106118A (ja) | 2021-01-06 | 2021-01-06 | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021000878A JP2022106118A (ja) | 2021-01-06 | 2021-01-06 | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022106118A true JP2022106118A (ja) | 2022-07-19 |
Family
ID=82449014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021000878A Pending JP2022106118A (ja) | 2021-01-06 | 2021-01-06 | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022106118A (ja) |
-
2021
- 2021-01-06 JP JP2021000878A patent/JP2022106118A/ja active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7069314B2 (ja) | 塊状窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、窒化ホウ素粉末の製造方法、樹脂組成物、及び放熱部材 | |
CN111212811B (zh) | 氮化硼粉末、其制造方法及使用其的散热构件 | |
JP2022106113A (ja) | 窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物、放熱シート及び電子部品構造体 | |
JP7273587B2 (ja) | 窒化ホウ素粉末及び樹脂組成物 | |
CN113631506A (zh) | 块状氮化硼粒子、导热树脂组合物和散热构件 | |
CN113329970A (zh) | 氮化硼粉末及树脂组合物 | |
WO2022149435A1 (ja) | 窒化ホウ素粉末、放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
WO2022149434A1 (ja) | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
JP2022106118A (ja) | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
JP7090831B1 (ja) | 凝集窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物及び放熱シート | |
WO2022149553A1 (ja) | 凝集窒化ホウ素粒子、窒化ホウ素粉末、熱伝導性樹脂組成物及び放熱シート | |
JP2022106117A (ja) | 放熱シート及び放熱シートの製造方法 | |
JP6983345B1 (ja) | 熱伝導性シート、および電子機器 | |
WO2020196644A1 (ja) | 塊状窒化ホウ素粒子、熱伝導樹脂組成物及び放熱部材 | |
WO2021251494A1 (ja) | 熱伝導性樹脂組成物及び放熱シート | |
WO2021251495A1 (ja) | 放熱シート | |
JP2003119010A (ja) | 窒化アルミニウム粉末、その製造方法及び用途 | |
JP7289019B2 (ja) | 窒化ホウ素粉末及び樹脂組成物 | |
WO2022202827A1 (ja) | 窒化ホウ素粒子、その製造方法、及び樹脂組成物 | |
WO2023085322A1 (ja) | 窒化ホウ素粉末 | |
JP2024022830A (ja) | 窒化ホウ素粉末、及び、窒化ホウ素粉末の製造方法 | |
JP2020164364A (ja) | 窒化ホウ素粉末及び樹脂組成物 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20231207 |