JP2022125061A - 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 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明は、熱伝導性及び絶縁性が優れた放熱シートを得るための凝集窒化ホウ素粒子、該凝集窒化ホウ素粒子からなる窒化ホウ素粉末、該窒化ホウ素粉末を含む熱伝導性樹脂組成物、及び該熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シートを提供することを目的とする。
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]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であって、アルキル基含有シランカップリング剤を含む凝集窒化ホウ素粒子。
[2]前記アルキル基含有シランカップリング剤のアルキル基の炭素数が1~14である上記[1]に記載の凝集窒化ホウ素粒子。
[3]アルキル基に由来する赤外線吸収ピーク(2923cm-1±2cm-1)の強度Iaと窒化ホウ素に由来する赤外線吸収ピーク(1377cm-1±2cm-1)の強度Ibの比((Ia/Ib)×100)が0.1~50の範囲である上記[1]又は[2]に記載の凝集窒化ホウ素粒子。
[4]上記[1]~[3]のいずれかに記載の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て、前記窒化ホウ素粉末の粒度分布が、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以下である窒化ホウ素粉末。
[5]前記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、前記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が3~30μmである上記[4]に記載の窒化ホウ素粉末。
[6]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[4]又は[5]に記載の窒化ホウ素粉末。
[7]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[4]~[6]のいずれかに記載の窒化ホウ素粉末。
[8]前記凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度が5~18MPaである上記[4]~[7]のいずれかに記載の窒化ホウ素粉末。
[9]上記[4]~[8]のいずれかに記載の窒化ホウ素粉末を含む熱伝導性樹脂組成物。
[10]上記[9]に記載の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シート。
本発明の凝集窒化ホウ素粒子は、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であって、アルキル基含有シランカップリング剤を含むことを特徴とする。
アルキル基含有シランカップリング剤を含む凝集窒化ホウ素粒子については、赤外分光法(以下「IR」と記載する。)により同定することができ、アルキル基に由来する赤外線吸収ピーク(2923cm-1±2cm-1)及び窒化ホウ素に由来する赤外線吸収ピーク(1377cm-1±2cm-1)によって検知することができる。
なお、IRの測定としては、フーリエ変換赤外分光法(以下「FT-IR」と記載する。)を用いた。詳細な測定方法については、実施例にて記載する。
シランカップリング剤は、通常、無機材料と作用する加水分解性シリル基と、有機材料と作用する有機官能性基を有するが、本発明に係るアルキル基含有シランカップリング剤は、シリル基と結合する有機鎖がアルキル基であって、末端に有機官能性基を有さず、分子間力によって有機材料と緩やかに結合または親和性が向上すると思われる。
そのため、本発明の凝集窒化ホウ素粒子と樹脂とを混合した樹脂組成物から放熱シートを成形する際に、凝集窒化ホウ素粒子間に生じる空隙(ボイド)が、シランカップリング剤が動くことによって埋められ、放熱シートにおけるボイドの発生を抑制し、結果として、放熱シートの絶縁性及び熱伝導性を向上させていると推定される。
本発明の凝集窒化ホウ素粒子のBET法により測定した比表面積は、好ましくは2~7m2/gである。凝集窒化ホウ素粒子のBET法により測定した比表面積が2m2/g以上であると、凝集窒化ホウ素粒子及び樹脂の間の接触面積を大きくすることができ、放熱シートにおけるボイドの発生を抑制できる。また、高熱伝導性を発現させる凝集形態の維持が容易になり、絶縁破壊特性及び放熱シートの熱伝導性を改善することができる。
一方、凝集窒化ホウ素粒子のBET法により測定した比表面積が7m2/g以下であると、凝集窒化ホウ素粒子を高充填で樹脂に加えることができ、放熱シートにおけるボイドの発生を抑制できるとともに、絶縁破壊特性を改善することができる。上記観点から、凝集窒化ホウ素粒子のBET法により測定した比表面積は、より好ましくは2~6m2/gであり、さらに好ましくは3~6m2/gである。なお、凝集窒化ホウ素粒子のBET法により測定した比表面積は、比表面積測定装置(カンターソーブ、ユアサアイオニクス社製)を用いて、BET1点法により測定することができる。
本発明の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。
本発明の凝集窒化ホウ素粒子における六方晶窒化ホウ素一次粒子の厚さに対する長径の比(長径/厚さ)は、好ましくは7~16である。六方晶窒化ホウ素一次粒子の厚さに対する長径の比(長径/厚さ)が7~16であると、放熱シートの絶縁破壊特性がさらに向上する。上述の観点から、六方晶窒化ホウ素一次粒子の厚さに対する長径の比(長径/厚さ)は、より好ましくは8~15であり、さらに好ましくは8~13である。なお、六方晶窒化ホウ素一次粒子の厚さに対する長径の比(長径/厚さ)は、六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値を厚さの平均値で割り算した値である。
六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値及び厚さの平均値は、以下の方法により得られる。
作製した凝集窒化ホウ素粒子に対し、表面状態で長径および短径が確認できる粒子の観察を行い、走査型電子顕微鏡を用いて観察倍率1000~5000倍で観察する。得られた粒子像を画像解析ソフトウェアに取り込み粒子の長径及び厚さを計測し、任意の粒子100個の長径及び厚さを求めその平均値を長径の平均値及び厚さの平均値とする。
本発明の凝集窒化ホウ素粒子における六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値は、好ましくは2~12μmである。六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値が2μm以上であると、凝集窒化ホウ素粒子の熱伝導性が良好になる。また、六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値が2μm以上であると、凝集窒化ホウ素粒子に樹脂が浸透しやすくなり、放熱シートのボイドの発生を抑制できる。一方、六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値が12μm以下であると、凝集窒化ホウ素粒子の内部が密な構造となり、凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度を高めたり、凝集窒化ホウ素粒子の熱伝導性を改善したりすることができる。上述の観点から、六方晶窒化ホウ素一次粒子の長径の平均値は、より好ましくは3~11μmであり、さらに好ましくは3~10μmである。
本発明の窒化ホウ素粉末は、上記凝集窒化ホウ素粒子を少なくとも含む。図1を参照して、本発明の窒化ホウ素粉末を説明する。図1は、本発明の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、本発明の窒化ホウ素粉末を限定しない。
本発明の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。
熱伝導性樹脂組成物は、本発明の窒化ホウ素粉末と樹脂とを混合することにより作製することができる。また、熱伝導性樹脂組成物は、上記第1~3の窒化ホウ素粉末と樹脂とを混合することにより作製してもよい。
熱伝導性樹脂組成物の樹脂には、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。
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。
本発明の放熱シートは、上記熱伝導性樹脂組成物を成形してなるものである。
(放熱シートの厚さ)
本発明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。
本発明の放熱シートの製造方法は、本発明の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)では、本発明の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)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)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。これにより、放熱シート中の窒化ホウ素粉末の充填性をさらに高めることができ、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。また、これにより、放熱シート中のマイクロボイドも低減できるので、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とともに、放熱シートの絶縁性を改善することができる。窒化ホウ素粉末の充填性の改善の観点及び放熱シート中のマイクロボイドの低減の観点から、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。
なお、本発明においては、前述のように、窒化ホウ素粉末中にアルキル基含有シランカップリング剤を含有しており、該カップリング剤が樹脂と分子間力による緩い結合を有していることから、本工程(C)において、該カップリング剤が動くことができ、より効果的にボイドを低減することができると思われる。
((Ia/Ib)×100の評価)
各実施例及び比較例で得られた窒化ホウ素粉末について、Bruker社製の「INVENIO S」を用いてFT-IR測定を行った(分解能4cm-1、測定範囲4000~650cm-1)。測定は、1回反射型ATRを用いてバックグラウンド測定を行った後、窒化ホウ素粉末からなるサンプルをセットし、スキャニング回数32回でサンプル表面を測定した。測定結果は、縦軸(Y軸)を吸光度、横軸を波数として出力し、アルキル基に由来する赤外線吸収ピーク(2923cm-1±2cm-1)の強度Iaと窒化ホウ素に由来する赤外線吸収ピーク(1377cm-1±2cm-1)の強度IbとをOPUSの解析ソフトによって算出し、これらの強度比(Ia/Ib)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。
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。
(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。
絶縁性の評価基準は以下の通りである。
◎: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
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。
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~L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。
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。
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、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含む窒化ホウ素粉末Aを得た。
平均粒子径6μm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8μm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1μm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15μm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35μm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12μm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18μm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78μm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。また、窒化ホウ素粉末Nの粒度分布のピークの半値幅は46μm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95μm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。また、窒化ホウ素粉末Nの粒度分布のピークの半値幅は53μm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Jを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末J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。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Jは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。また、窒化ホウ素粉末Nの粒度分布のピークの半値幅は28μmであった。
平均粒子径65μm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Jを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Jのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は82μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Kは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。また、窒化ホウ素粉末Nの粒度分布のピークの半値幅は45μmであった。
平均粒子径50μm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Lを作製した。なお、得られた窒化ホウ素粉末Jのレーザー散乱法により測定した平均粒子径(D50)は73μmであった。SEM観察の結果、得られた窒化ホウ素粉末Lは、一次粒子が凝集してなる凝集粒子であった。また、窒化ホウ素粉末Nの粒度分布のピークの半値幅は48μmであった。
表1に示すように、窒化ホウ素粉末を配合して、窒化ホウ素混合物を調製し、これに以下の表面処理を施した。次いで、以下に示すように放熱シートを作製し、上記評価を行った。評価結果を表2に示す。
窒化ホウ素粉末(混合物)100質量部に対して、表1に示すシランカップリング剤を1質量部添加して、0.5時間乾式混合した後、75μmの篩に通して、表面処理窒化ホウ素粉末を得た。
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。ペットフィルム付きの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、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℃、圧力160kg/cm2の条件で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厚さ1.0mmのシートとした。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1において、アルキル基を有するシランカップリング剤での表面処理を行わなかったこと以外は、実施例1と同様にして、窒化ホウ素粉末及び放熱シートを得た。評価結果を表2に示す。
・シランカップリング剤B;ダウ・東レ株式会社製、商品名「DOWSIL Z-6210 Silane」、n-デシルトリメトキシシラン、アルキル基の炭素数10
・シランカップリング剤C;ダウ・東レ株式会社製、商品名「DOWSIL Z-6341 Silane」、オクチルトリエトキシシラン、アルキル基の炭素数8
・シランカップリング剤D;ダウ・東レ株式会社製、商品名「DOWSIL Z-6329 Silane」、ジメチルジメトキシシラン、アルキル基の炭素数1
・シランカップリング剤E;信越化学工業株式会社製、商品名「KBE-3063」、ヘキシルトリエトキシシラン、アルキル基の炭素数6
また、シランカップリング剤のアルキル基の鎖長を特定の範囲とすること、アルキル基に由来する赤外線吸収ピークの強度と、窒化ホウ素に由来する赤外線吸収ピークの強度との比を特定の範囲とすること、さらには、放熱シートを構成する窒化ホウ素粉末の粒度分布を特定の範囲に制御することによって、放熱シートの絶縁性及び熱伝導性がさらに改善されることがわかった。
Claims (6)
- 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であって、アルキル基含有シランカップリング剤を含む凝集窒化ホウ素粒子。
- 前記アルキル基含有シランカップリング剤のアルキル基の炭素数が1~14である請求項1に記載の凝集窒化ホウ素粒子。
- アルキル基に由来する赤外線吸収ピーク(2923cm-1±2cm-1)の強度Iaと窒化ホウ素に由来する赤外線吸収ピーク(1377cm-1±2cm-1)の強度Ibの比((Ia/Ib)×100)が0.1~50の範囲である請求項1又は2に記載の凝集窒化ホウ素粒子。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載の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て、前記凝集窒化ホウ素粒子の圧壊強度が5~18MPaである窒化ホウ素粉末。
- 請求項4に記載の窒化ホウ素粉末を含む熱伝導性樹脂組成物。
- 請求項5に記載の熱伝導性樹脂組成物を成形してなる放熱シート。
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