JP6256158B2 - Heat dissipation sheet and heat dissipation sheet manufacturing method, slurry for heat dissipation sheet, and power device device - Google Patents

Heat dissipation sheet and heat dissipation sheet manufacturing method, slurry for heat dissipation sheet, and power device device Download PDF

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本発明は、パワー半導体デバイス用に好適に用いられる放熱シートに関する。また、本発明の放熱シートの製造に好適に用いられるスラリー、および本放熱シートを用いたパワーデバイス装置に関する。   The present invention relates to a heat dissipation sheet suitably used for power semiconductor devices. Moreover, it is related with the power device apparatus using the slurry used suitably for manufacture of the thermal radiation sheet of this invention, and this thermal radiation sheet.

近年、鉄道、自動車、一般家電などの様々な分野で使用されているパワー半導体デバイスは、更なる小型・低コスト・高効率化などのために、従来のSiパワー半導体からSiC、AlN、GaNなどを使用したパワー半導体へ移行しつつある。
パワー半導体デバイスは、一般的には、複数の半導体デバイスを共通のヒートシンク上に配してパッケージングしたパワー半導体モジュールとして利用される。
In recent years, power semiconductor devices used in various fields such as railways, automobiles, and general household appliances have been changed from conventional Si power semiconductors to SiC, AlN, GaN, etc. for further miniaturization, lower cost, and higher efficiency. It is shifting to the power semiconductor using.
The power semiconductor device is generally used as a power semiconductor module in which a plurality of semiconductor devices are arranged on a common heat sink and packaged.

このようなパワー半導体デバイスの実用化に向けて、種々の課題が指摘されているが、その内の一つにデバイスから発する熱の放熱問題がある。この問題は、一般的に、高温で作動させることにより高出力・高密度化が可能なパワー半導体デバイスの信頼性に影響を与える。デバイスのスイッチングに伴う発熱などは、信頼性を低下させることが懸念されている。   Various problems have been pointed out for the practical application of such power semiconductor devices, but one of them is a problem of heat dissipation from the device. This problem generally affects the reliability of power semiconductor devices capable of high output and high density by operating at high temperatures. There is a concern that the heat generated by the switching of the device may reduce the reliability.

近年、特に電気・電子分野では集積回路の高密度化に伴う発熱が大きな問題となっており、いかに熱を放熱するかが緊急の課題となっている。   In recent years, particularly in the electric / electronic field, heat generation due to higher density of integrated circuits has become a major problem, and how to dissipate heat has become an urgent issue.

この課題を解決する一つの手法として、パワー半導体デバイスを実装する放熱基板に、アルミナ基板や窒化アルミニウム基板などの熱伝導性の高いセラミック基板が使用されている。しかしながら、これらの基板は多層化が困難であり、加工性も悪く、コストも非常に高いという課題があった。一方、樹脂を利用した放熱シートは、加工性に優れ、積層も可能であるという特徴を有するものの、放熱性の指標である熱伝導率が非常に低いという課題がある。   As one method for solving this problem, a ceramic substrate having high thermal conductivity such as an alumina substrate or an aluminum nitride substrate is used as a heat dissipation substrate for mounting a power semiconductor device. However, these substrates are difficult to be multi-layered, have poor workability, and are very expensive. On the other hand, a heat-dissipating sheet using a resin has a feature that it has excellent workability and can be laminated, but has a problem that its thermal conductivity, which is an index of heat-dissipation property, is very low.

そこで、組成物の樹脂成分を構成する熱硬化性樹脂として、高熱伝導性のエポキシ樹脂を使用したり、このような高熱伝導性樹脂と高熱伝導性無機フィラーとを複合化したりすることで、組成物を高熱伝導化することが行われている。例えば、特許文献1には、球状の窒化ホウ素凝集体をフィラーとして配合した組成物が記載されている。この組成物は、通常適当な有機溶剤に分散ないし溶解させて適度な粘度に調整された塗布液として銅基板に塗布される。
しかし、以下の通り、従来において、樹脂を用いた放熱シートでは、セラミックス基板に匹敵するような熱伝導性を有するものは未だに開発されていない。
Therefore, as a thermosetting resin constituting the resin component of the composition, a highly heat conductive epoxy resin is used, or such a high heat conductive resin and a high heat conductive inorganic filler are combined to form a composition. High thermal conductivity of objects has been performed. For example, Patent Document 1 describes a composition in which a spherical boron nitride aggregate is blended as a filler. This composition is usually applied to a copper substrate as a coating solution which is dispersed or dissolved in a suitable organic solvent and adjusted to an appropriate viscosity.
However, as described below, conventionally, a heat-dissipating sheet using a resin has not yet been developed that has thermal conductivity comparable to a ceramic substrate.

従来の組成物において、フィラーとしては窒化ホウ素(BN)が用いられている。窒化ホウ素(BN)は、絶縁性のセラミックスであり、ダイヤモンド構造を持つc−BN、黒鉛構造をもつh−BN(六方晶窒化ホウ素)、乱層構造を持つα−BN、β−BNなど様々な結晶型が知られている。なかでも、黒鉛構造をもつh−BNは、黒鉛と同じ層状構造を有し、合成が比較的容易でかつ熱伝導性、固体潤滑性、化学的安定性、耐熱性に優れるという特徴を備えており、電気・電子材料分野で多く利用されている。   In conventional compositions, boron nitride (BN) is used as the filler. Boron nitride (BN) is an insulating ceramic, such as c-BN having a diamond structure, h-BN (hexagonal boron nitride) having a graphite structure, α-BN having a disordered layer structure, β-BN, and the like. Crystal forms are known. Among them, h-BN having a graphite structure has the same layered structure as graphite, has a feature that it is relatively easy to synthesize and is excellent in thermal conductivity, solid lubricity, chemical stability, and heat resistance. It is widely used in the field of electrical and electronic materials.

また、h−BNは、絶縁性であるにもかかわらず、高い熱伝導性を有するという特徴を活かして、このような放熱部材用熱伝導性フィラーとして注目を集めており、放熱性に優
れた放熱シートを形成し得ると考えられる。前述の特許文献1以外にも、従来から窒化ホウ素粉体を用いる技術が知られており、そのような窒化ホウ素として、例えば、特定の粒径、粒度分布を有する窒化ホウ素粉体が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、これとは別に表面積、粒度、タップ密度等の粒子特性の異なる二種の混合窒化ホウ素を用いる技術(例えば、特許文献3参照)が知られている。
In addition, h-BN is attracting attention as such a heat conductive filler for heat radiating members, taking advantage of the feature of having high thermal conductivity despite being insulating, and has excellent heat dissipation. It is thought that a heat dissipation sheet can be formed. In addition to the aforementioned Patent Document 1, a technique using a boron nitride powder has been conventionally known. As such boron nitride, for example, a boron nitride powder having a specific particle size and particle size distribution is known. (For example, refer to Patent Document 2). In addition to this, a technique using two types of mixed boron nitrides having different particle characteristics such as surface area, particle size, and tap density (for example, see Patent Document 3) is known.

また、h−BN粉体は、熱伝導性に優れた材料として知られており、粗六方晶窒化ホウ素粉体を水洗後、不活性ガス気流中で1200〜1850℃で加熱処理することで、高結晶性窒化ホウ素を作製する技術が知られている(例えば、特許文献4参照)。この技術では、窒化ホウ素の結晶子の100面の結晶子サイズ(La)を成長させている。また、特許文献5では、粗製六方晶窒化ホウ素粉末に、特定の処理を施すことで、粒子径が大きく、潤滑性に優れる六方晶窒化ホウ素粉末が得られることが記載されている。また、特許文献6には、同じく粗製六方晶窒化ホウ素粉末にランタンを主成分とする化合物を混合し、非酸化性ガス雰囲気下で特定の温度範囲で加熱処理することで、002面の結晶子サイズ(Lc)を成長させて得られる六方晶窒化ホウ素粉末が記載され、この六方晶窒化ホウ素粉末は、分散性に優れ、高結晶性を有することが記載されている。   Moreover, h-BN powder is known as a material excellent in thermal conductivity. After washing the crude hexagonal boron nitride powder with water, it is heat-treated at 1200 to 1850 ° C. in an inert gas stream. A technique for producing highly crystalline boron nitride is known (see, for example, Patent Document 4). In this technique, the crystallite size (La) of 100 faces of boron nitride crystallites is grown. Patent Document 5 describes that a specific treatment is applied to a crude hexagonal boron nitride powder to obtain a hexagonal boron nitride powder having a large particle size and excellent lubricity. Patent Document 6 also discloses that a 002-plane crystallite is obtained by mixing a crude hexagonal boron nitride powder with a compound containing lanthanum as a main component and heat-treating it in a specific temperature range in a non-oxidizing gas atmosphere. Hexagonal boron nitride powder obtained by growing the size (Lc) is described, and this hexagonal boron nitride powder is described as having excellent dispersibility and high crystallinity.

しかしながら、h−BNは、板状の粒子形状であり、その板面方向(C面方向あるいは(002)面方向)には高い熱伝導性を示すものの(通常、熱伝導率として250W/mK程度)、板厚方向(C軸方向)には低い熱伝導性(通常、熱伝導率として2〜3W/mK程度)しか示さないため、これを樹脂に配合して組成物の塗布液として基板表面に塗布して塗膜を形成し、これを加熱してBステージ化し、更に本硬化を行って放熱シートを製造すると、製造された放熱シートにおいて、板状のBN粒子が塗膜の膜面方向に配向することとなり、形成された放熱シートは、膜面方向には熱伝導率に優れるものの、厚み方向には低い熱伝導率しか示さないという課題があった。   However, h-BN has a plate-like particle shape and exhibits high thermal conductivity in the plate surface direction (C-plane direction or (002) plane direction) (usually about 250 W / mK as thermal conductivity). ), Because it exhibits only low thermal conductivity (usually about 2 to 3 W / mK as thermal conductivity) in the plate thickness direction (C-axis direction). When a coating film is formed by heating to a B-stage by heating it and further curing is performed to produce a heat-dissipating sheet, the plate-like BN particles in the film surface direction of the paint film are produced. However, the formed heat-dissipating sheet has a problem of exhibiting only a low thermal conductivity in the thickness direction, although it has excellent thermal conductivity in the film surface direction.

従来、このようなBN粒子の熱伝導性の異方性を改良するために、窒化ホウ素の一次粒子が集合した二次粒子にすることで熱伝導のシート厚み方向への放熱性を上げる試みが行われてきた。   Conventionally, in order to improve the thermal conductivity anisotropy of such BN particles, attempts have been made to increase heat dissipation in the sheet thickness direction of heat conduction by using secondary particles in which primary particles of boron nitride are aggregated. Has been done.

特表2008−510878号公報Japanese translation of PCT publication No. 2008-510878 特開2008−189818号公報JP 2008-189818 A 特表2010−505729号公報Special table 2010-505729 特開昭61−72605号公報JP-A-61-72605 特開平9−263402号公報JP-A-9-263402 特許第5171798号公報Japanese Patent No. 5171798

しかしながら、窒化ホウ素と樹脂との組成物を塗布によってシート化する場合、フィラーと樹脂がシート内で分離する(例えば、樹脂成分のみ表面に集まり、フィラーが沈降する)などにより、窒化ホウ素同士によって形成されるヒートパスが妨げられるなどの問題が発生し、望まれる放熱性能が達成できない恐れがある。
さらに、シートの厚み方向への放熱性を上げるため使用する窒化ホウ素の二次粒子は、一次粒子の間に形成される空隙を有している。塗布により放熱シートを形成する場合、少なくとも窒化ホウ素二次粒子と溶剤を含むスラリーを調製するが、窒化ホウ素二次粒子の空隙に溶剤が吸収され、塗布性能が著しく劣る場合がある。そのため、塗布性能を上げるために、溶剤を多量に加えた場合、スラリーの保存安定性(フィラーの沈降)が悪化する
という問題点や、シート化のために溶剤を飛ばす際にプロセスコストが高くなるなどの問題点を有している。
加えて、窒化ホウ素二次粒子内の空隙により、高熱伝導率・高耐電圧が実現できないなどの問題点も有している。
加えて、高温となるパワーデバイス用放熱シートでは、樹脂のTgを越えると線膨張などの物性値が変わることにより、パワーデバイスの信頼性を損ねる恐れがある。しかしながら、窒化ホウ素との密着性を求められる窒化ホウ素に内包される樹脂と、高Tgが求められるマトリクス樹脂では、求められる物性が1つの放熱シート内で異なっているにも関わらず、従来の放熱シートでは、窒化ホウ素に内包される樹脂とマトリクス樹脂とで同じ種類の樹脂が使われていた。
However, when a composition of boron nitride and a resin is formed into a sheet by coating, the filler and the resin are separated from each other in the sheet (for example, only the resin component collects on the surface and the filler settles). There is a risk that the desired heat dissipation performance cannot be achieved due to problems such as obstructing the heat path.
Furthermore, the secondary particles of boron nitride used for improving the heat dissipation in the thickness direction of the sheet have voids formed between the primary particles. When forming a heat-dissipating sheet by coating, a slurry containing at least boron nitride secondary particles and a solvent is prepared. However, the solvent may be absorbed into the voids of the boron nitride secondary particles, and the coating performance may be extremely inferior. Therefore, when a large amount of a solvent is added to improve the coating performance, the storage stability of the slurry (filler settling) is deteriorated, and the process cost is increased when the solvent is blown for sheeting. There are problems such as.
In addition, there is a problem that high thermal conductivity and high withstand voltage cannot be realized due to voids in the boron nitride secondary particles.
In addition, in a heat dissipation sheet for power devices that becomes high temperature, if the Tg of the resin is exceeded, the physical property values such as linear expansion may change, which may impair the reliability of the power device. However, a resin included in boron nitride, which requires adhesion to boron nitride, and a matrix resin, which requires high Tg, have different physical properties in one heat radiating sheet, but the conventional heat dissipation. In the sheet, the same type of resin was used for the resin contained in boron nitride and the matrix resin.

本発明は、上記問題点を生ぜず、パワーデバイスの高温での信頼性を確保できる、高熱伝導率、高耐電圧を実現し得る放熱シートを提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the thermal radiation sheet which can implement | achieve the high thermal conductivity and the high withstand voltage which can ensure the reliability at the high temperature of a power device, without producing the said problem.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、放熱シートに含まれる、窒化ホウ素の二次粒子に内包される樹脂とマトリクス樹脂とで、異なる樹脂を用い、かつ、マトリクス樹脂のTgを150℃以上とすることで、上記課題を解決することができることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors use different resins for the resin contained in the secondary particles of boron nitride contained in the heat dissipation sheet and the matrix resin, and the matrix. It has been found that the above problem can be solved by setting the Tg of the resin to 150 ° C. or higher.

このことを更に詳細に説明すると、窒化ホウ素二次粒子は、内部に空隙を有している。このため、溶剤と樹脂と窒化ホウ素二次粒子を混合し、該混合物から溶剤を除去することにより、毛管現象を利用して窒化ホウ素二次粒子の空隙に樹脂を導入するすることで、樹脂が内包された窒化ホウ素粒子が得られる。当該樹脂が内包された窒化ホウ素粒子を用い、さらにはマトリクス樹脂として内包された樹脂とは異なる樹脂を用い、かつ、高Tgなるマトリクス樹脂を用いることで、パワーデバイスの信頼性を高める高熱伝導性、高耐電圧性を有する放熱シートを提供できることを見出した。
本発明は、このような知見に基づいて達成されたものであり、以下を要旨とする。
This will be described in more detail. The boron nitride secondary particles have voids inside. Therefore, by mixing the solvent, the resin, and the boron nitride secondary particles, and removing the solvent from the mixture, the resin is introduced into the voids of the boron nitride secondary particles by utilizing capillary action. Encapsulated boron nitride particles are obtained. High thermal conductivity that increases the reliability of power devices by using boron nitride particles encapsulating the resin, and using a resin different from the resin encapsulated as a matrix resin and using a matrix resin having a high Tg. The present inventors have found that a heat dissipation sheet having high withstand voltage can be provided.
The present invention has been achieved based on such findings, and the gist thereof is as follows.

[1]樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含む放熱シートにおいて、樹脂Aと樹脂Bが異なる樹脂であり、樹脂BのTgが150℃以上であることを特徴とする放熱シート。
[2]前記樹脂BのTgが前記樹脂AのTgよりも高いことを特徴とする[1]に記載の放熱シート。
[3]樹脂Aは、水に対する25℃の溶解度が、5wt%以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載の放熱シート。
[4]樹脂Aおよび/または樹脂Bが硬化性樹脂を含むことを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の放熱シート。
[5]樹脂Aおよび/または樹脂Bがエポキシ樹脂を含むことを特徴とする[1]〜[4]のいずれかに記載の放熱シート。
[6]樹脂Aおよび/または樹脂Bが、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格およびビフェニル骨格のうち少なくとも1つ以上の骨格を有するフェノキシ樹脂を含むことを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の放熱シート。
[7]XRD測定において、100軸と004軸の強度比I(100)/I(004)が3以上であることを特徴とする[1]〜[6]のいずれかに記載の放熱シート。
[8][1]〜[7]のいずれかに記載の放熱シートの製造方法であって、シートの厚み方向に加圧する加圧ステップを含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。
[9]前記加圧ステップにおいて、加圧時の樹脂粘度が樹脂Aよりも樹脂Bが低いことを特徴とする[8]に記載の放熱シートの製造方法。
[10]加圧ステップ後に樹脂を硬化させるステップを有することを特徴とする[8]ま
たは[9]に記載の放熱シートの製造方法。
[11]樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含み、樹脂Aと樹脂Bが異なっていることを特徴とする放熱シート用スラリー。
[12]溶剤を含むことを特徴とする[11]に記載の放熱シート用スラリー。
[13][11]または[12]に記載の放熱シート用スラリーを塗布するステップ、を含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。
[14][1]〜[7]のいずれかに記載の放熱シート、または[8]〜[10]及び[13]のいずれかに記載の製造方法により製造された放熱シートが支持体に積層されてなる積層放熱シート。
[15][1]〜[7]のいずれかに記載の放熱シート、または[8]〜[10]、[13]及び[14]のいずれかに記載の製造方法により製造された放熱シートを含むパワーデバイス装置。
[1] In a heat dissipation sheet including boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, resin A and resin B are different resins, and Tg of resin B is 150 ° C. or higher. Heat dissipation sheet.
[2] The heat radiation sheet according to [1], wherein Tg of the resin B is higher than Tg of the resin A.
[3] The heat radiation sheet according to [1] or [2], wherein the resin A has a solubility at 25 ° C. in water of 5 wt% or less.
[4] The heat dissipation sheet according to any one of [1] to [3], wherein the resin A and / or the resin B includes a curable resin.
[5] The heat dissipation sheet according to any one of [1] to [4], wherein the resin A and / or the resin B includes an epoxy resin.
[6] Any of [1] to [5], wherein the resin A and / or the resin B includes a phenoxy resin having at least one of a bisphenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, and a biphenyl skeleton. The heat-dissipating sheet according to crab.
[7] The heat radiation sheet according to any one of [1] to [6], wherein, in XRD measurement, the strength ratio I (100) / I (004) between the 100 axis and the 004 axis is 3 or more.
[8] A method for manufacturing a heat radiating sheet according to any one of [1] to [7], comprising a pressurizing step of pressurizing in the thickness direction of the sheet.
[9] The method for manufacturing a heat dissipation sheet according to [8], wherein in the pressurizing step, the resin viscosity at the time of pressurization is lower than that of the resin A.
[10] The method for producing a heat dissipation sheet according to [8] or [9], further comprising a step of curing the resin after the pressing step.
[11] A heat-dissipating sheet slurry comprising boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, wherein resin A and resin B are different.
[12] The heat-dissipating sheet slurry according to [11], comprising a solvent.
[13] A method of manufacturing a heat dissipation sheet, comprising: applying the slurry for heat dissipation sheet according to [11] or [12].
[14] The heat dissipation sheet according to any one of [1] to [7] or the heat dissipation sheet manufactured by the manufacturing method according to any one of [8] to [10] and [13] is laminated on the support. A laminated heat dissipation sheet.
[15] A heat dissipation sheet according to any one of [1] to [7] or a heat dissipation sheet manufactured by the manufacturing method according to any one of [8] to [10], [13] and [14]. Including power device equipment.

本発明の放熱シートは、窒化ホウ素の二次粒子が内包する樹脂(樹脂A)と、窒化ホウ素二次粒子の周りにあるマトリクス樹脂(樹脂B)とを機能分離することにより、従前には達成することのできなかった高性能を導くことができた。まず、樹脂BのTgを高Tgとすることにより、高熱となるパワーデバイスの信頼性を上げることができる。さらに、樹脂Aを窒化ホウ素との親和性を上げるために、例えば疎水的にすることで、窒化ホウ素二次粒子内部に形成される空隙を効果的になくすことができ、高熱伝導性・高耐電圧性を放熱シートに付与することができる。
また、本発明の放熱シートでは、樹脂が内包された窒化ホウ素二次粒子を用いることにより、放熱シート用スラリーを調製する際に、溶剤が窒化ホウ素二次粒子の空隙に吸収されることなく、窒化ホウ素粒子と溶剤が馴染み、塗布性能を上げることができる。これにより、スラリー調製時に溶剤量を抑えることができ、放熱シートの製造時の溶剤除去工程におけるプロセスコストを抑え、さらにタクトタイムも上げることができる。さらに、樹脂Aにより窒化ホウ素二次粒子内が満たされているために、マトリクス樹脂Bが窒化ホウ素二次粒子にトラップされることなく、効果的に樹脂Bをマトリクスに用いることできる。
The heat dissipation sheet of the present invention has been achieved in the past by functionally separating the resin (resin A) contained in the boron nitride secondary particles and the matrix resin (resin B) around the boron nitride secondary particles. I was able to lead the high performance that I could not do. First, by setting the Tg of the resin B to a high Tg, it is possible to improve the reliability of the power device that is heated. Furthermore, in order to increase the affinity of the resin A with boron nitride, for example, by making it hydrophobic, voids formed inside the boron nitride secondary particles can be effectively eliminated, and high thermal conductivity and high resistance. Voltage property can be imparted to the heat dissipation sheet.
Further, in the heat dissipation sheet of the present invention, by using the boron nitride secondary particles encapsulating the resin, when preparing the slurry for the heat dissipation sheet, the solvent is not absorbed in the voids of the boron nitride secondary particles, Boron nitride particles and solvent become familiar, and coating performance can be improved. Thereby, the amount of solvent can be suppressed at the time of slurry preparation, the process cost in the solvent removal process at the time of manufacture of a heat-radiating sheet can be suppressed, and the tact time can be increased. Further, since the inside of the boron nitride secondary particles is filled with the resin A, the resin B can be effectively used for the matrix without being trapped by the boron nitride secondary particles.

加えて、本発明の放熱シートの好ましい実施態様では、XRD測定において100軸と004軸の強度比I(100)/I(004)が3以上であることから、従前の窒化ホウ素の1次粒子がシートと平行に配向した状態ではなく、窒化ホウ素一次粒子がランダムな方向に並んでおり、シートの垂直方向へも熱伝導性を高くすることができている。   In addition, in a preferred embodiment of the heat dissipation sheet of the present invention, since the intensity ratio I (100) / I (004) between the 100 axis and the 004 axis is 3 or more in XRD measurement, the primary particles of conventional boron nitride Are not aligned in parallel with the sheet, but primary boron nitride particles are arranged in a random direction, and thermal conductivity can be increased in the vertical direction of the sheet.

従って、本発明の放熱シートは、安価かつ高品質で熱伝導性・耐電圧性に優れており、本発明の放熱シートを用いたパワーデバイスは、信頼性の高いパワー半導体モジュールの形成を実現することができる。   Therefore, the heat dissipating sheet of the present invention is inexpensive, high quality and excellent in thermal conductivity and voltage resistance, and the power device using the heat dissipating sheet of the present invention realizes the formation of a highly reliable power semiconductor module. be able to.

製造例における窒化ホウ素粒子の断面SEM写真である(図面代用写真)。It is a cross-sectional SEM photograph of the boron nitride particle in a manufacture example (drawing substitute photograph). (a)乃至(c)は、製造例における窒化ホウ素粒子の表面SEM写真である。(d)は、樹脂を内包させる前の窒化ホウ素二次粒子の表面SEM写真である(図面代用写真)。(A) thru | or (c) are the surface SEM photographs of the boron nitride particle in a manufacture example. (D) is the surface SEM photograph of the boron nitride secondary particle before encapsulating resin (drawing substitute photograph). (a)窒化ホウ素二次粒子のカードハウス構造を示すSEM写真であり、(b)窒化ホウ素二次粒子の断面におけるカードハウス構造の模式図である。(A) It is a SEM photograph which shows the card house structure of a boron nitride secondary particle, (b) It is a schematic diagram of the card house structure in the cross section of a boron nitride secondary particle.

以下、本発明を詳しく説明するが、本発明は以下の説明に限定して解釈されるものではなく、その要旨の範囲内で任意に実施することが可能である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail, but the present invention is not construed as being limited to the following description, and can be arbitrarily implemented within the scope of the gist thereof.

[1.放熱シート]
本発明の放熱シートは、樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含み、樹脂Aと樹脂Bが異なる樹脂であり、樹脂BのTgが150℃以上である。
本発明の放熱シートは、窒化ホウ素二次粒子が内包する樹脂(樹脂A)と、窒化ホウ素二次粒子の周りにあるマトリクス樹脂(樹脂B)とが異なる樹脂であるため、両樹脂の機能分離が可能である。そのため、従前には達成することのできなかった高性能を導くことができる。具体的には、樹脂BのTgを150℃以上とすることにより、高熱となるパワーデバイスの信頼性を上げることができる。加えて、窒化ホウ素二次粒子に内包される樹脂Aを、窒化ホウ素との親和性を上げるために例えば疎水的にすることで、窒化ホウ素二次粒子内部に形成される空隙を効果的になくすことができ、高熱伝導性・高耐電圧性を本発明の放熱シートに付与することができる。
[1. Heat dissipation sheet]
The heat dissipation sheet of the present invention includes boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, and resin A and resin B are different resins, and Tg of resin B is 150 ° C. or higher.
In the heat dissipation sheet of the present invention, since the resin (resin A) contained in the boron nitride secondary particles is different from the matrix resin (resin B) around the boron nitride secondary particles, the functions of both resins are separated. Is possible. Therefore, high performance that could not be achieved before can be derived. Specifically, by setting the Tg of the resin B to 150 ° C. or higher, the reliability of the power device that becomes high in heat can be increased. In addition, the resin A included in the boron nitride secondary particles is made hydrophobic, for example, in order to increase the affinity with the boron nitride, thereby effectively eliminating voids formed inside the boron nitride secondary particles. The heat dissipation sheet of the present invention can be imparted with high thermal conductivity and high withstand voltage.

[1−1.樹脂内包窒化ホウ素二次粒子]
本発明で用いる窒化ホウ素二次粒子は、樹脂が内包される(以下、樹脂が内包された窒化ホウ素二次粒子を「樹脂内包窒化ホウ素粒子」ともいう。)。窒化ホウ素の一次粒子が凝集してなる窒化ホウ素二次粒子は、その内部に一次粒子が凝集した際に生じた空隙が存在する。樹脂内包窒化ホウ素粒子は、該空隙が樹脂により埋められている窒化ホウ素粒子である。
[1-1. Resin-encapsulated boron nitride secondary particles]
The boron nitride secondary particles used in the present invention contain a resin (hereinafter, the boron nitride secondary particles containing the resin are also referred to as “resin-encapsulated boron nitride particles”). Boron nitride secondary particles obtained by agglomerating primary particles of boron nitride have voids formed when the primary particles are aggregated therein. The resin-encapsulated boron nitride particles are boron nitride particles in which the voids are filled with resin.

樹脂内包窒化ホウ素粒子において、樹脂が内包されるとは、窒化ホウ素二次粒子が有する空隙の一部又は全部が樹脂により埋められている状態をいう。窒化ホウ素二次粒子が有する空隙のうち一部が樹脂により埋められている場合、空隙の10体積%以上が樹脂により埋められていることが好ましく、30体積%以上がより好ましく、50体積%以上が更に好ましく、80体積%以上が特に好ましく、90体積%以上が最も好ましい。
また、放熱シートにおける、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子の含有量は、通常5wt%以上、好ましくは10wt%以上、より好ましくは15wt%以上であり、特に好ましくは20wt%以上である。一方、通常90wt%以下、好ましくは80wt%以下、より好ましくは70wt%以下、特に好ましくは60wt%以下である。
以下、樹脂内包窒化ホウ素粒子の、好ましい物性について説明する。
In the resin-encapsulated boron nitride particles, that the resin is encapsulated means that a part or all of the voids of the boron nitride secondary particles are filled with the resin. When some of the voids of the boron nitride secondary particles are filled with resin, 10% by volume or more of the voids are preferably filled with resin, more preferably 30% by volume or more, and 50% by volume or more. Is more preferable, 80% by volume or more is particularly preferable, and 90% by volume or more is most preferable.
The content of the resin-encapsulated boron nitride secondary particles in the heat-dissipating sheet is usually 5 wt% or more, preferably 10 wt% or more, more preferably 15 wt% or more, and particularly preferably 20 wt% or more. On the other hand, it is usually 90 wt% or less, preferably 80 wt% or less, more preferably 70 wt% or less, and particularly preferably 60 wt% or less.
Hereinafter, preferable physical properties of the resin-encapsulated boron nitride particles will be described.

<体積基準の最大粒子径Dmax、平均粒子径D50
樹脂内包窒化ホウ素粒子は、体積基準の最大粒子径Dmax(本明細書では、単に「最大粒子径」と記載する場合がある。)が、通常2μm以上であり、好ましくは3μm以上であり、より好ましくは5μm以上であり、特に好ましくは10μm以上である。また、通常300μm以下であり、好ましくは200μm以下であり、より好ましくは100μm以下であり、特に好ましくは80μm以下である。
<Maximum particle diameter D max of the volume-based average particle diameter D 50>
The resin-encapsulated boron nitride particles have a volume-based maximum particle diameter D max (in this specification, sometimes simply referred to as “maximum particle diameter”), which is usually 2 μm or more, preferably 3 μm or more. More preferably, it is 5 micrometers or more, Most preferably, it is 10 micrometers or more. Moreover, it is 300 micrometers or less normally, Preferably it is 200 micrometers or less, More preferably, it is 100 micrometers or less, Most preferably, it is 80 micrometers or less.

最大粒子径が、上記上限以下であることにより、放熱シートにフィラーとして含有させた場合、マトリクス樹脂とフィラー界面が減少する結果、熱抵抗が小さくなり、高熱伝導化を達成できるとともに、表面荒れなどのない良質な膜を形成できる。最大粒子径が上記下限より小さいと、パワー半導体デバイスに求められる熱伝導性フィラーとしての熱伝導性向上効果が小さくなる。高熱伝導性のフィラーを用いた場合、複合材料として熱伝導性を発現するためには、熱伝導性フィラーと樹脂の界面密着性、複合材料と基材の密着性などが重要であり、これらの界面が最も熱伝導性減衰の要因となると考えられている。特に、パワー半導体デバイス用の放熱シートとしては、200μm〜300μm厚みの放熱シートが適用されるケースが多いが、シートの厚みに対して上述の界面の影響が顕著になるのは放熱シート厚みに対する熱伝導性フィラーの大きさが1/10以下の場合であると考えられる。したがって、熱伝導性の観点からはフィラーの体積基準の最大粒子径は上記下限より大きいことが好ましい。フィラーの体積基準の最大粒子径が上記上限を超えると、
硬化した後の放熱シートの表面にフィラーが突出して、放熱シートの表面形状が悪化し、銅基板との張り合わせシートを作製する際の密着性が低下し、耐電圧特性が低下する傾向となる。一方で、フィラーの最大粒子径が小さ過ぎると、熱伝導性に及ぼす上述の界面の影響が顕著になる以外に、フィラー粒子が小さいことにより必要となる熱伝導パス数が増加して、放熱シートの厚み方向に一方の面から他方の面まで繋がる確率が小さくなり、熱伝導性の高いマトリクス樹脂と組み合わせても、放熱シートの厚み方向の熱伝導率向上効果が不十分となったり、マトリクス樹脂とフィラーの界面面積が大きくなり、耐電圧特性が低下する傾向がある。
When the maximum particle size is not more than the above upper limit, when included in the heat dissipation sheet as a filler, the interface between the matrix resin and the filler is reduced, resulting in a decrease in thermal resistance, high thermal conductivity, surface roughness, etc. It is possible to form a high-quality film without any defects. When the maximum particle size is smaller than the above lower limit, the effect of improving thermal conductivity as a thermal conductive filler required for a power semiconductor device is reduced. When high thermal conductivity filler is used, in order to develop thermal conductivity as a composite material, the interfacial adhesion between the thermal conductive filler and the resin, the adhesion between the composite material and the substrate are important. The interface is considered to be the most cause of thermal conductivity decay. In particular, as a heat radiating sheet for power semiconductor devices, a heat radiating sheet having a thickness of 200 μm to 300 μm is often applied. However, the influence of the above-described interface on the thickness of the sheet becomes significant. It is considered that the size of the conductive filler is 1/10 or less. Therefore, from the viewpoint of thermal conductivity, the volume-based maximum particle size of the filler is preferably larger than the above lower limit. When the volume-based maximum particle size of the filler exceeds the above upper limit,
The filler protrudes from the surface of the heat-dissipating sheet after curing, the surface shape of the heat-dissipating sheet is deteriorated, the adhesiveness when producing a laminated sheet with a copper substrate is lowered, and the withstand voltage characteristic tends to be lowered. On the other hand, if the maximum particle size of the filler is too small, the influence of the above-mentioned interface on the thermal conductivity becomes significant, and the number of heat conduction paths required due to the small filler particles increases, and the heat dissipation sheet The probability of connecting from one surface to the other in the thickness direction of the sheet is reduced, and even when combined with a matrix resin with high thermal conductivity, the effect of improving the thermal conductivity in the thickness direction of the heat dissipation sheet is insufficient, or the matrix resin The interfacial area between the filler and the filler tends to increase, and the withstand voltage characteristic tends to decrease.

一般的には、パワー半導体デバイス用放熱シートは、更なる高速化・高容量化などの性能向上のために、200℃〜300℃の高温で使用されることが想定されているが、この200℃以上の高温下での使用でも周辺部材の寿命を延ばし、高熱伝導性および耐電圧特性などの信頼性を確保するためには、配合されるフィラーの最大粒子径は、放熱シートの厚みに対して通常1/10以上、好ましくは1/5以上、より好ましくは1/4以上であり、通常1/2以下、好ましくは1/3以下である。   In general, a heat dissipation sheet for power semiconductor devices is assumed to be used at a high temperature of 200 ° C. to 300 ° C. in order to improve performance such as higher speed and higher capacity. In order to extend the life of peripheral members even when used at a high temperature of ℃ or higher and ensure reliability such as high thermal conductivity and withstand voltage characteristics, the maximum particle size of the filler to be blended is relative to the thickness of the heat dissipation sheet. It is usually 1/10 or more, preferably 1/5 or more, more preferably 1/4 or more, and usually 1/2 or less, preferably 1/3 or less.

また、樹脂内包窒化ホウ素粒子の体積基準の平均粒子径D50(以下、単に「平均粒径」と記載する場合がある。)については特に制限はないが、上記体積基準の最大粒子径の値と同様な理由から、通常1μm以上、好ましくは2μm以上、より好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。また、通常250μm以下、好ましくは150μm以下、より好ましくは90μm以下、さらに好ましくは70μm以下である。平均粒径D50を上記範囲とすることにより、放熱シートとした際に、厚み方向に十分な熱伝導率を有し、耐電圧特性も良好な放熱シートを得ることができる。 Further, the volume-based average particle diameter D 50 of the resin-encapsulated boron nitride particles (hereinafter sometimes simply referred to as “average particle diameter”) is not particularly limited, but is the value of the volume-based maximum particle diameter. For the same reason, it is usually 1 μm or more, preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more, and further preferably 5 μm or more. Moreover, it is 250 micrometers or less normally, Preferably it is 150 micrometers or less, More preferably, it is 90 micrometers or less, More preferably, it is 70 micrometers or less. By the average particle diameter D 50 within the above range, when the heat radiation sheet, have sufficient thermal conductivity in the thickness direction, withstand voltage characteristics can be obtained a good heat dissipation sheet.

上記最大粒子径及び平均粒径は、例えば、これを適当な溶剤に分散させ、具体的には、分散安定剤としてヘキサメタリン酸ナトリウムを含有する純水媒体中に樹脂内包窒化ホウ素粒子を分散させた試料に対して、堀場製作所社製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920にて粒度分布を測定し、得られた粒度分布から最大粒子径及び平均粒径を求めることができる。
樹脂が内包されていない、窒化ホウ素二次粒子の平均粒径及び最大粒子径についても同様に、これを適当な溶剤に分散させ、上記と同様の装置で測定することが可能である。
The maximum particle size and the average particle size are, for example, dispersed in an appropriate solvent. Specifically, the resin-encapsulated boron nitride particles are dispersed in a pure water medium containing sodium hexametaphosphate as a dispersion stabilizer. With respect to the sample, the particle size distribution can be measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer LA-920 manufactured by Horiba, Ltd., and the maximum particle size and the average particle size can be obtained from the obtained particle size distribution.
Similarly, the average particle size and the maximum particle size of the boron nitride secondary particles not encapsulating the resin can be dispersed in an appropriate solvent and measured with the same apparatus as described above.

<細孔容積>
樹脂内包窒化ホウ素粒子は、窒化ホウ素二次粒子内部の細孔が樹脂により埋められていることから、その細孔容積が小さく、破壊強度が大きくなる。細孔容積は通常1.5mL/g以下であり、好ましくは1.0mL/g以下であり、より好ましくは0.5mL/g以下である。
窒化ホウ素粒子の細孔容積は、水銀圧入法により測定することができる。
<Pore volume>
Since the resin-encapsulated boron nitride particles have pores inside the boron nitride secondary particles filled with resin, the pore volume is small and the fracture strength is increased. The pore volume is usually 1.5 mL / g or less, preferably 1.0 mL / g or less, more preferably 0.5 mL / g or less.
The pore volume of the boron nitride particles can be measured by a mercury intrusion method.

<粉末X線回折(XRD)測定>
樹脂内包窒化ホウ素粒子の粉末X線回折(XRD)による(100)面と(004)面のピーク強度比は、通常3.0以上、好ましくは3.2以上、より好ましくは3.4以上、更に好ましくは3.5以上であり、通常10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは7以下である。上記上限より大きいと、成形体とした際に粒子が圧壊しやすくなる傾向があり、また、毛管現象が生じにくく、樹脂の内包が十分に行われない傾向にある。また、上記下限未満だと、厚み方向の熱伝導性が向上しない傾向がある。
なお、ピーク強度比は粉末X線回折測定により測定された該当するピーク強度の強度比から計算することができる。なお、測定に供する試料は、樹脂が内包される前の窒化ホウ素二次粒子でもよく、樹脂内包窒化ホウ素粒子でもよい。また、樹脂内包窒化ホウ素粒子を含有する成形体でもよい。
<Powder X-ray diffraction (XRD) measurement>
The peak intensity ratio of (100) plane and (004) plane by powder X-ray diffraction (XRD) of the resin-encapsulated boron nitride particles is usually 3.0 or more, preferably 3.2 or more, more preferably 3.4 or more, More preferably, it is 3.5 or more, usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 7 or less. When it is larger than the above upper limit, the particles tend to be crushed when formed into a molded body, and the capillary phenomenon is unlikely to occur and the resin is not sufficiently encapsulated. Moreover, when it is less than the said minimum, there exists a tendency for the heat conductivity of the thickness direction not to improve.
The peak intensity ratio can be calculated from the intensity ratio of the corresponding peak intensity measured by powder X-ray diffraction measurement. The sample used for the measurement may be boron nitride secondary particles before the resin is encapsulated or resin-encapsulated boron nitride particles. Moreover, the molded object containing the resin inclusion boron nitride particle may be sufficient.

[1−2.窒化ホウ素二次粒子]
次に、樹脂が内包される前の窒化ホウ素二次粒子について説明する。
<細孔直径>
窒化ホウ素二次粒子は、毛管現象による窒化ホウ素二次粒子中への樹脂の導入を容易にする観点から、細孔直径が10nm以上であることが好ましく、30nm以上がより好ましく、50nm以上が更に好ましい。一方細孔直径が10μm以下であることが好ましく、5μm以下であることがより好ましく、3μm以下であることが更に好ましい。細孔直径は、水銀圧入法により測定することができる。
[1-2. Boron nitride secondary particles]
Next, the boron nitride secondary particles before the resin is encapsulated will be described.
<Pore diameter>
From the viewpoint of facilitating introduction of the resin into the boron nitride secondary particles by capillary action, the boron nitride secondary particles preferably have a pore diameter of 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and further 50 nm or more. preferable. On the other hand, the pore diameter is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 3 μm or less. The pore diameter can be measured by a mercury intrusion method.

<細孔容積>
樹脂内包窒化ホウ素粒子は、毛管現象によって樹脂を空隙に導入しているので、樹脂が内包される前の窒化ホウ素二次粒子は、適度な細孔容積が必要となる。
窒化ホウ素二次粒子の細孔容積は、通常0.05mL/g以上、好ましくは0.15mL/g以上、より好ましくは0.2mL/g以上である。一方通常、5 mL/g以下、好ましくは3mL/g以下、より好ましくは1.5 mL/g以下である。
細孔容積が小さいものは、窒化ホウ素二次粒子内が密になっているために、熱伝導を阻害する境界面を少なくすることが可能となるものの、窒化ホウ素二次粒子の空隙に樹脂が入りにくくなり、十分に窒化ホウ素二次粒子の空隙を樹脂で埋めることができなくなる。一方、全細孔容積が大きくなりすぎた場合も、通常は空隙の間隔が大きくなりすぎ、毛管現象が起こりにくくなり、樹脂が窒化ホウ素二次粒子内部に取り込まれにくくなる。
なお、窒化ホウ素二次粒子の細孔容積は、水銀圧入法で測定することができる。
<Pore volume>
Since the resin-encapsulated boron nitride particles introduce the resin into the voids by capillary action, the boron nitride secondary particles before the resin is encapsulated require an appropriate pore volume.
The pore volume of the boron nitride secondary particles is usually 0.05 mL / g or more, preferably 0.15 mL / g or more, more preferably 0.2 mL / g or more. On the other hand, it is usually 5 mL / g or less, preferably 3 mL / g or less, more preferably 1.5 mL / g or less.
In the case where the pore volume is small, since the inside of the boron nitride secondary particles is dense, it is possible to reduce the interface that hinders heat conduction, but the resin is present in the voids of the boron nitride secondary particles. It becomes difficult to enter, and the voids of the boron nitride secondary particles cannot be sufficiently filled with the resin. On the other hand, if the total pore volume is too large, the gap interval is usually too large, capillary action is unlikely to occur, and the resin is less likely to be taken into the boron nitride secondary particles.
The pore volume of the boron nitride secondary particles can be measured by a mercury intrusion method.

<比表面積>
また、特に制限はないが、窒化ホウ素二次粒子の比表面積は、通常1m2/g以上、好ましくは2m2/g以上、より好ましくは3m2/g以上、更に好ましくは3.5m2/g以上である。一方通常20m2/g以下、好ましくは18m2/g以下、より好ましくは16m2/g以下、さらに好ましくは14m2/g以下である。この下限以下だと、毛管現象が働きにくく、この上限以上だと、一次粒子が小さすぎ、どちらにしろ樹脂が窒化ホウ素二次粒子の空隙に入りにくくなる。
なお、比表面積は、BET1点法(吸着ガス:窒素)で測定することができる。
<Specific surface area>
There is no particular restriction, the specific surface area of the boron nitride secondary particles is usually 1 m 2 / g or more, preferably 2m 2 / g or more, more preferably 3m 2 / g or more, more preferably 3.5 m 2 / g or more. On the other hand, it is usually 20 m 2 / g or less, preferably 18 m 2 / g or less, more preferably 16 m 2 / g or less, still more preferably 14 m 2 / g or less. If it is less than this lower limit, the capillary phenomenon is difficult to work, and if it is more than this upper limit, the primary particles are too small, and in any case, the resin hardly enters the voids of the boron nitride secondary particles.
The specific surface area can be measured by the BET single point method (adsorption gas: nitrogen).

<粉末X線回折(XRD)測定>
本発明に用いる窒化ホウ素二次粒子の粉末X線回折(XRD)による(002)面ピークから求めた平均結晶子径は、200Å以上であり、好ましくは250Å以上、より好ましくは280Å以上、更に好ましくは300Å以上であり、通常5000Å以下、好ましくは2000Å以下、更に好ましくは1000Å以下である。上記上限より大きいと、二次粒子を構成する一次粒子が成長しすぎるため、二次粒子内の間隙が多くなり、毛管現象が生じにくくなり、上記下限未満だと、二次粒子を構成する一次粒子内の粒界が増えるため、フォノン散乱が結晶粒界で発生し、低熱伝導になる傾向がある。
なお、ここで、「平均結晶子径」とは、粉末X線回折測定によって得られる(002)面ピークからScherrer式にて求められる結晶子径をさす。なお、測定に供する試料は、樹脂が内包される前の窒化ホウ素二次粒子でもよく、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子でもよい。
<Powder X-ray diffraction (XRD) measurement>
The average crystallite diameter determined from the (002) plane peak by powder X-ray diffraction (XRD) of the boron nitride secondary particles used in the present invention is 200 mm or more, preferably 250 mm or more, more preferably 280 mm or more, and still more preferably. Is 300 mm or more, usually 5000 mm or less, preferably 2000 mm or less, and more preferably 1000 mm or less. If the above upper limit is exceeded, the primary particles constituting the secondary particles grow too much, so that the gaps in the secondary particles increase and capillary action is less likely to occur, and if it is less than the above lower limit, the primary particles constituting the secondary particles are formed. Since the grain boundaries in the grains increase, phonon scattering occurs at the grain boundaries and tends to have low thermal conductivity.
Here, the “average crystallite diameter” refers to the crystallite diameter determined by the Scherrer equation from the (002) plane peak obtained by powder X-ray diffraction measurement. The sample used for the measurement may be boron nitride secondary particles before the resin is encapsulated, or resin-encapsulated boron nitride secondary particles.

また、窒化ホウ素二次粒子の粉末X線回折(XRD)による(100)面と(004)面のピーク強度比は、通常3.0以上、好ましくは3.2以上、より好ましくは3.4以上、更に好ましくは3.5以上であり、通常10以下、好ましくは8以下、更に好ましくは7以下である。上記上限より大きいと、成形体とした際に粒子が崩壊しやすくなる傾向があり、上記下限未満だと、厚み方向の熱伝導性が向上しない傾向がある。
なお、ピーク強度比は粉末X線回折測定により測定された該当するピーク強度の強度比から計算することができる。
Further, the peak intensity ratio between the (100) plane and the (004) plane by powder X-ray diffraction (XRD) of the boron nitride secondary particles is usually 3.0 or more, preferably 3.2 or more, more preferably 3.4. Above, more preferably 3.5 or more, usually 10 or less, preferably 8 or less, more preferably 7 or less. When it is larger than the above upper limit, the particles tend to collapse when formed into a molded body, and when it is less than the lower limit, thermal conductivity in the thickness direction tends not to be improved.
The peak intensity ratio can be calculated from the intensity ratio of the corresponding peak intensity measured by powder X-ray diffraction measurement.

また、窒化ホウ素二次粒子は、カードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子であることが好ましい。カードハウス構造とは、例えばセラミックス 43 No.2(2008年 日本セラミックス協会発行)に記載されており、板状粒子が配向せずに複雑に積層した構造である。より具体的には、カードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子とは、窒化ホウ素一次粒子の集合体であって、一次粒子の平面部と端面部が接触している構造を有する窒化ホウ素二次粒子である(図3(a)(b)参照)。
より好ましくは窒化ホウ素一次粒子が板状であって、平面部と端面部が接触しているカードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子であり、更に好ましくは窒化ホウ素一次粒子が多角形状であって、平面部と端面部が接触しているカードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子である。
窒化ホウ素二次粒子の凝集形態は走査型電子顕微鏡(SEM)により確認することができる。
The boron nitride secondary particles are preferably boron nitride secondary particles having a card house structure. The card house structure is, for example, ceramic 43 No. 2 (issued by the Ceramic Society of Japan in 2008), and has a structure in which plate-like particles are laminated in a complicated manner without orientation. More specifically, the boron nitride secondary particles having a card house structure are aggregates of boron nitride primary particles, and the boron nitride secondary particles having a structure in which the planar portion and the end surface portion of the primary particles are in contact with each other. Particles (see FIGS. 3A and 3B).
More preferably, the boron nitride primary particles are plate-shaped, and are boron nitride secondary particles having a card house structure in which the flat portion and the end face portion are in contact, and more preferably, the boron nitride primary particles are polygonal. Boron nitride secondary particles having a card house structure in which the flat surface portion and the end surface portion are in contact with each other.
The aggregation form of the boron nitride secondary particles can be confirmed by a scanning electron microscope (SEM).

<窒化ホウ素一次粒子の大きさ>
窒化ホウ素二次粒子の好ましい例としては、上記説明したように、カードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子であるが、窒化ホウ素一次粒子の長軸が通常0.5〜10μmに成長し、二次粒子の中心側から表面側へ向けて放射状に成長したウニ様の外観を形成していることも好ましい。窒化ホウ素二次粒子を構成する窒化ホウ素一次粒子の長軸は、好ましくは、0.6〜5μmであり、より好ましくは、0.8〜3μmであり、更に好ましくは、1.0〜3.0μmのh−BNが凝集した粒子である。
尚、長軸とは走査型電子顕微鏡(SEM)測定により得られた粒子1粒を拡大し、1粒の粒子を構成している一次粒子について、画像上で観察できる一次粒子の最大長を平均した値である。
<Boron nitride primary particle size>
Preferred examples of the boron nitride secondary particles are boron nitride secondary particles having a card house structure as described above. However, the major axis of the boron nitride primary particles usually grows to 0.5 to 10 μm, It is also preferable to form a sea urchin-like appearance growing radially from the center side to the surface side of the next particle. The major axis of the boron nitride primary particles constituting the boron nitride secondary particles is preferably 0.6 to 5 μm, more preferably 0.8 to 3 μm, and still more preferably 1.0 to 3. This is a particle in which 0 μm of h-BN is aggregated.
The long axis is the average of the maximum length of primary particles that can be observed on an image of primary particles constituting one particle by enlarging one particle obtained by scanning electron microscope (SEM) measurement. It is the value.

[1−3.窒化ホウ素二次粒子の製造方法]
本発明に用いる窒化ホウ素二次粒子を製造する方法としては、制限はないが、特に、原料となる窒化ホウ素(以下、これを粉砕したものとともに原料BN粉末と記することがある。)を粉砕工程で粉砕した後、造粒工程で凝集させることにより造粒し、更に加熱処理する加熱工程を経ることが好ましい。より具体的には、原料BN粉末を一旦媒体中に分散させて原料BN粉末のスラリー(以下、「BNスラリー」と記することがある。)とした後、粉砕処理を施し、その後得られたスラリーを用いて球形の粒子に造粒し、造粒した凝集BN造粒粒子の結晶化を行うために加熱処理を施すことが好ましい。
[1-3. Method for producing boron nitride secondary particles]
The method for producing the boron nitride secondary particles used in the present invention is not limited, and in particular, boron nitride as a raw material (hereinafter sometimes referred to as a raw material BN powder together with the pulverized material) may be pulverized. After pulverizing in the step, it is preferable to undergo a heating step of granulating by agglomerating in the granulating step and further heat treatment. More specifically, the raw material BN powder was once dispersed in a medium to obtain a slurry of the raw material BN powder (hereinafter sometimes referred to as “BN slurry”), and then subjected to a pulverization treatment, and then obtained. It is preferable that the slurry is granulated into spherical particles and subjected to a heat treatment in order to crystallize the aggregated BN granulated particles.

<原料BN粉末>
本発明に用いる窒化ホウ素二次粒子(以下、凝集BN粒子ともいう。)を製造する場合には、以下に説明する窒化ホウ素の粒子を原料として用いることが可能である。ただし、凝集BN粒子の原料としては以下のものに特に限定されない。
より具体的には、市販のh−BN、市販のαおよびβ−BN、ホウ素化合物とアンモニアの還元窒化法により作製されたBN、ホウ素化合物とメラミンなどの含窒素化合物から合成されたBN、ホウ水素ナトリウムと塩化アンモニウムから作製されるBNなど何れも制限なく使用できるが、特にh−BNが好ましく用いられる。
<Raw material BN powder>
When producing boron nitride secondary particles (hereinafter also referred to as aggregated BN particles) used in the present invention, boron nitride particles described below can be used as a raw material. However, the raw material for the aggregated BN particles is not particularly limited to the following.
More specifically, commercially available h-BN, commercially available α and β-BN, BN prepared by a reductive nitriding method of a boron compound and ammonia, BN synthesized from a nitrogen-containing compound such as a boron compound and melamine, and boron Any of BN produced from sodium hydride and ammonium chloride can be used without limitation, and h-BN is particularly preferably used.

h−BN結晶成長の観点からは、原料となるh−BN等の原料BN粉末中に酸素がある程度存在することが好ましく、原料BN粉末中の全酸素含有量は1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、原料BN粉末中の全酸素含有量はより好ましくは3質量%以上10質量%以下、さらに好ましくは3質量%以上9質量%以下である。   From the viewpoint of h-BN crystal growth, it is preferable that oxygen is present to some extent in the raw material BN powder such as h-BN, and the total oxygen content in the raw material BN powder is 1% by mass or more and 10% by mass or less. The total oxygen content in the raw material BN powder is more preferably 3% by mass or more and 10% by mass or less, and further preferably 3% by mass or more and 9% by mass or less.

全酸素含有量が上記範囲内である原料BN粉末は、一次粒子径が小さく、結晶が未発達のものが多いため、加熱処理により結晶が成長し易い。造粒により原料BN粉末が凝集したBN造粒粒子を加熱処理することでBN結晶を成長させることが好ましいが、上記全酸素含有量の範囲の原料BN粉末を用いることで、BN結晶の一次粒子がa軸を外に向けるように法線方向へカードハウス構造を形成するように成長させる、すなわちBN一次粒子を得られる凝集BN粒子表面において放射状、かつ、BN一次粒子の平面部と端面部が接触するように配置することができる。
樹脂内包窒化ホウ素粒子に用いる凝集BN粒子が、一次粒子を表面で放射状に、かつ、BN一次粒子の平面部と端面部が接触するように配置することにより、毛管現象により、樹脂が窒化ホウ素二次粒子内の中心部まで導入されやすくなるという利点もある。
Since the raw material BN powder having a total oxygen content within the above range has a small primary particle size and many crystals are not yet developed, the crystals are likely to grow by heat treatment. It is preferable to grow the BN crystal by heat-treating the BN granulated particles in which the raw material BN powder is aggregated by granulation, but by using the raw material BN powder in the range of the total oxygen content, the primary particles of the BN crystal Are grown so as to form a card house structure in the normal direction so that the a-axis is directed outward, that is, radial on the surface of the aggregated BN particles from which BN primary particles can be obtained, and the planar portion and the end surface portion of the BN primary particles are Can be placed in contact.
The agglomerated BN particles used for the resin-encapsulated boron nitride particles are arranged such that the primary particles are radially arranged on the surface and the planar portion and the end surface portion of the BN primary particles are in contact with each other. There is also an advantage that it can be easily introduced to the center in the next particle.

原料BN粉末の全酸素含有量が上記下限未満の場合、原料BN自体の純度、結晶性が良いために、C面の結晶成長が十分になされず、凝集BN粒子表面において、BN一次粒子を放射状に、かつ、カードハウス構造に配置することができず、逆に上記上限を超えると、加熱処理後も酸素含有量が高い状態となって、放熱シートとして用いた際に高熱伝導化が図れなくなるため好ましくない。
原料BN粉末の全酸素含有量を上記範囲に調整する方法としては、BN加熱時の加熱温度を2500℃以下の低温で行う方法などが挙げられる。
When the total oxygen content of the raw material BN powder is less than the above lower limit, since the purity and crystallinity of the raw material BN itself are good, the crystal growth of the C plane is not sufficient, and the BN primary particles are radially distributed on the surface of the aggregated BN particles. In addition, when it cannot be placed in the card house structure and, on the contrary, exceeds the above upper limit, the oxygen content becomes high even after the heat treatment, and it becomes impossible to achieve high thermal conductivity when used as a heat dissipation sheet. Therefore, it is not preferable.
Examples of a method for adjusting the total oxygen content of the raw material BN powder to the above range include a method in which the heating temperature during BN heating is a low temperature of 2500 ° C. or lower.

また、全酸素含有量が上記好適範囲の原料BN粉末としては市販品を用いることもでき、例えば、日新リフラテック社製のh−BN「ABN」やMARUKA社製のh−BN「AP170S」などが挙げられる。
なお、原料BN粉末の酸素含有量は、不活性ガス融解−赤外線吸収法によりHORIBA製酸素・窒素分析計を用いて測定することができる。
Moreover, a commercial item can also be used as raw material BN powder whose total oxygen content is the said suitable range, for example, h-BN "ABN" by Nisshin Rifratech, h-BN "AP170S" by MARUKA, etc. Is mentioned.
The oxygen content of the raw material BN powder can be measured by an inert gas melting-infrared absorption method using a HORIBA oxygen / nitrogen analyzer.

また、原料BN粉末の他の物性としては、例えば、原料BN粉末の全細孔容積は通常1.0cm3/g以下であるが、好ましくは0.3cm3/g以上1.0cm3/g以下、より好ましくは0.5cm3/g以上1.0cm3/g以下である。
また、原料BN粉末の比表面積は通常20m2/g以上であるが、好ましくは20m2/g以上500m2/g以下、より好ましくは50m2/g以上200m2/g以下である。
全細孔容積が1.0cm3/g以下であることにより、原料BN粉末が密になっているために凝集BN粒子を構成する一次粒子として用いた場合に、球形度の高い造粒が可能となる。また、比表面積が20m2/g以上であることにより、造粒による球形化の際に用いるBNスラリー中の分散粒子径を小さくすることができるため好ましい。
Further, as another physical property of the raw material BN powder, for example, the total pore volume of the raw material BN powder is usually 1.0 cm 3 / g or less, preferably 0.3 cm 3 / g or more and 1.0 cm 3 / g. Hereinafter, it is more preferably 0.5 cm 3 / g or more and 1.0 cm 3 / g or less.
The specific surface area of the raw material BN powder is usually 20 m 2 / g or more, preferably 20 m 2 / g or more and 500 m 2 / g or less, more preferably 50 m 2 / g or more and 200 m 2 / g or less.
When the total pore volume is 1.0 cm 3 / g or less, since the raw material BN powder is dense, granulation with high sphericity is possible when used as the primary particles constituting the aggregated BN particles. It becomes. Moreover, it is preferable for the specific surface area to be 20 m 2 / g or more because the dispersed particle diameter in the BN slurry used for spheronization by granulation can be reduced.

なお、原料BN粉末の全細孔容積は、水銀圧入法で測定することができ、比表面積は、BET1点法(吸着ガス:窒素)で測定することができる。   The total pore volume of the raw material BN powder can be measured by a mercury intrusion method, and the specific surface area can be measured by a BET one-point method (adsorption gas: nitrogen).

<BNスラリーの調製>
BNスラリーの調製に用いる媒体としては特に制限はなく、水及び/又は各種の有機溶剤を用いることができるが、噴霧乾燥の容易さ、装置の簡素化などの観点から、水(純水)を用いることが好ましい。
水の使用量は、多過ぎると噴霧乾燥時の負荷が増大し、少な過ぎると均一分散が困難であることから、原料BN粉末に対して通常0.5〜20質量倍、特に0.5〜10質量倍とすることが好ましい。
BNスラリーの、25℃1atmにおける粘度は、通常100mPa・s以上であり、好ましくは300mPa・s以上である。また通常3000mPa・s以下であり、好ましくは2000mPa・s以下である。この範囲であることで、樹脂を内包しやすい窒化ホウ素二次粒子を製造し易くなる。
<Preparation of BN slurry>
There is no restriction | limiting in particular as a medium used for preparation of BN slurry, Although water and / or various organic solvents can be used, from a viewpoint of the ease of spray drying, simplification of an apparatus, etc., water (pure water) is used. It is preferable to use it.
If the amount of water used is too large, the load at the time of spray drying increases, and if it is too small, uniform dispersion is difficult. It is preferable to be 10 mass times.
The viscosity of the BN slurry at 25 ° C. and 1 atm is usually 100 mPa · s or more, and preferably 300 mPa · s or more. Moreover, it is 3000 mPa * s or less normally, Preferably it is 2000 mPa * s or less. By being in this range, it becomes easy to produce boron nitride secondary particles that easily encapsulate the resin.

<界面活性剤>
BNスラリーには、後述の粉砕処理時のスラリーの粘度上昇を抑制すると共に、BN粒子の分散安定性(凝集抑制)の観点から、種々の界面活性剤を添加してもよい。
界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤等を用いることができ、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
<Surfactant>
Various surfactants may be added to the BN slurry from the viewpoint of the dispersion stability (inhibition of aggregation) of the BN particles while suppressing an increase in the viscosity of the slurry during the pulverization process described below.
As the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. May be used.

BNスラリーに界面活性剤を添加して用いる場合、BNスラリーの界面活性剤濃度は通常0.1質量%以上10質量%以下、特に0.5質量%以上5質量%以下の割合となるように用いることが好ましい。BNスラリーの濃度が上記下限以上であることにより、界面活性剤を添加したことによる上記効果を十分に得ることができ、また、上記上限以下であることにより、原料BN粉末の含有量の高いBNスラリーを調製した後、造粒し、さらに加熱処理を施した際の残存炭素の影響を小さくすることができる。
なお、界面活性剤は、以下の粉砕処理の前に添加してもよく、粉砕処理後に添加してもよい。
When a surfactant is added to the BN slurry, the surfactant concentration of the BN slurry is usually 0.1% by mass to 10% by mass, particularly 0.5% by mass to 5% by mass. It is preferable to use it. When the concentration of the BN slurry is equal to or higher than the above lower limit, the above effect due to the addition of the surfactant can be sufficiently obtained, and when the concentration is equal to or lower than the above upper limit, the content of the raw material BN powder is high. After the slurry is prepared, it can be granulated and the influence of residual carbon when subjected to heat treatment can be reduced.
The surfactant may be added before the following pulverization treatment or may be added after the pulverization treatment.

<バインダー>
BNスラリーは、原料BN粉末を効果的に凝集粒子に造粒するために、バインダーを含むことが好ましい。バインダーは、元来、粒子同士が接着性のない原料BN粉末を強固に結びつけ、造粒粒子の形状を安定化するために作用する。
<Binder>
The BN slurry preferably contains a binder in order to effectively granulate the raw material BN powder into aggregated particles. The binder originally acts to firmly bind the raw material BN powder having non-adhesive particles and stabilize the shape of the granulated particles.

BNスラリーに用いるバインダーとしては、BN粉末同士の接着性を高めることができるものであればよいが、造粒粒子は凝集化後に加熱処理されるため、この加熱処理工程における高温条件に対する耐熱性を有するものが好ましい。   Any binder can be used for the BN slurry as long as it can enhance the adhesion between the BN powders. However, since the granulated particles are heat-treated after agglomeration, the heat resistance against high-temperature conditions in this heat-treatment step is sufficient. What has is preferable.

このようなバインダーとしては金属酸化物が好ましく、具体的には酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウム、酸化カルシウム、酸化珪素、酸化ホウ素、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化チタンなどが好ましく用いられる。これらの中でも、酸化物としての熱伝導性と耐熱性、BN粉末同士を結合する結合力などの観点から、酸化アルミニウム、酸化イットリウムが好適である。なお、バインダーはアルミナゾルのような液状バインダーであってもよく、有機金属化合物のように焼成により金属酸化物に変換されるものを用いてもよい。
これらのバインダーは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
As such a binder, a metal oxide is preferable, and specifically, aluminum oxide, magnesium oxide, yttrium oxide, calcium oxide, silicon oxide, boron oxide, cerium oxide, zirconium oxide, titanium oxide, and the like are preferably used. Among these, aluminum oxide and yttrium oxide are preferable from the viewpoints of thermal conductivity and heat resistance as an oxide, bonding strength for bonding BN powders, and the like. The binder may be a liquid binder such as alumina sol, or an organic metal compound that is converted into a metal oxide by firing.
These binders may be used individually by 1 type, and 2 or more types may be mixed and used for them.

バインダーの使用量(液状バインダーの場合は、固形分としての使用量)は、BNスラリー中の原料BN粉末に対して、通常1質量%以上30質量%以下であり、好ましくは1質量%以上20質量%以下、より好ましくは5質量%以上20質量%以下である。バインダーの使用量が上記下限未満の場合、BN粉末同士を結着させる効果が小さくなるため造粒粒子が造粒後の形状を保てなくなるおそれがあり、上記上限を超えると造粒粒子中のBNの含有量が少なくなり、結晶成長に影響するばかりか熱伝導性のフィラーとして用いた場合に熱伝導率改善効果が小さくなるおそれがある。   The amount of the binder used (in the case of a liquid binder, the amount used as a solid content) is usually 1% by mass or more and 30% by mass or less, preferably 1% by mass or more and 20% with respect to the raw material BN powder in the BN slurry. It is 5 mass% or less, More preferably, it is 5 mass% or more and 20 mass% or less. When the amount of the binder used is less than the above lower limit, the effect of binding the BN powders is reduced, so that the granulated particles may not be able to maintain the shape after granulation. The content of BN is reduced, which not only affects the crystal growth, but also when used as a thermally conductive filler, there is a possibility that the effect of improving the thermal conductivity is reduced.

<粉砕処理>
BNスラリーは、そのまま噴霧乾燥による造粒工程に供してもよいが、造粒に先立ち、スラリー中の原料BN粉末を粉砕処理して微細化することが好ましく、微細化することにより、凝集化を円滑に行うことができるようになる。
即ち、原料BN粉末の粒子径にもよるが、原料BN粉末をそのまま媒体中に分散させた場合、BN粉末は平板状粒子であるために、凝集化の工程で造粒されない粒子が多くなる傾向にあるが、微細化で、効率的な凝集化を行える。
<Crushing process>
The BN slurry may be directly subjected to a granulation step by spray drying, but prior to granulation, it is preferable to pulverize the raw material BN powder in the slurry to make it finer, and by making it finer, agglomeration can be performed. It becomes possible to carry out smoothly.
That is, although depending on the particle diameter of the raw material BN powder, when the raw material BN powder is dispersed in the medium as it is, the BN powder is a plate-like particle, and therefore there is a tendency that many particles are not granulated in the agglomeration step. However, efficient aggregation can be achieved by miniaturization.

粉砕には、ビーズミル、ボールミル、ピンミルなど通常の粉砕方法を用いることができるが、スラリーとして大量に循環粉砕可能で粉砕粒子径を制御しやすいという観点からビーズミルが好適である。また、粉砕によりBN粒子が微粒子化することで、BNスラリーの粘度が上昇するため、より高濃度、高粘度でも粉砕が可能なものがよく、加えて、粉砕が進むにつれてBNスラリーの温度上昇も生じるため、冷却システムが備えられているものが好ましい。このような装置としては、例えばフロイントターボ社製「OBミル」、アシザワ・ファインテック社製「スターミルLMZシリーズ」などが挙げられる。   For the pulverization, a normal pulverization method such as a bead mill, a ball mill, or a pin mill can be used. However, a bead mill is preferable from the viewpoint of being able to circulate and pulverize a large amount as a slurry and easily control the pulverized particle diameter. Moreover, since the viscosity of the BN slurry is increased by making the BN particles into fine particles by pulverization, it is preferable that the BN slurry can be pulverized even at a higher concentration and higher viscosity. In addition, as the pulverization proceeds, the temperature of the BN slurry increases. In order to produce, what is equipped with the cooling system is preferable. Examples of such an apparatus include “OB Mill” manufactured by Freund Turbo and “Star Mill LMZ Series” manufactured by Ashizawa Finetech.

<造粒(凝集化)>
BNスラリーから凝集BN粒子である造粒粒子を得るには、特に制限はないがスプレードライ法が好適に用いられる。スプレードライ法では、原料となるスラリーの濃度、装置に導入する単位時間当たりの送液量と送液したスラリーを噴霧する際の圧空圧力及び圧空量により、所望の大きさの造粒粒子を製造することが可能であって、球状の造粒粒子を得ることも可能である。球状化に際して使用するスプレードライ装置に制限はないが、より大きな球状BN造粒粒子とするためには、回転式ディスクによるものが最適である。このような装置としては、大川原化工機社製スプレードライヤーFシリーズ、藤崎電機社製スプレードライヤー「MDL−050M」などが挙げられる。
<Granulation (aggregation)>
Although there is no restriction | limiting in particular in order to obtain the granulated particle which is aggregated BN particle from BN slurry, A spray-drying method is used suitably. In the spray drying method, granulated particles of a desired size are produced based on the concentration of the slurry used as a raw material, the amount of liquid fed per unit time introduced into the apparatus, and the pressure and pressure when the liquid is sprayed. It is possible to obtain spherical granulated particles. Although there is no restriction | limiting in the spray-drying apparatus used in the case of spheroidization, in order to make larger spherical BN granulated particle, the thing by a rotary disk is optimal. Examples of such an apparatus include a spray dryer F series manufactured by Okawara Chemical Co., Ltd., and a spray dryer “MDL-050M” manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd.

造粒により得られた造粒粒子の最大粒子径は、加熱処理後に凝集BN粒子として体積基準の最大粒子径の範囲を25μmより大きく200μm以下とするために、体積基準の平均粒子径D50で通常1μm以上、特に10μm以上150μm以下、とりわけ10μm以上100μm以下であることが好ましい。ここで、造粒粒子の体積基準の平均粒子径D50は、例えば、日機装社製「マイクロトラックHRA」で測定することができる。 The maximum particle diameter of the granulated particles obtained by granulation is the volume-based average particle diameter D 50 in order to set the range of the volume-based maximum particle diameter to be greater than 25 μm and not more than 200 μm as aggregated BN particles after the heat treatment. Usually, it is 1 μm or more, particularly 10 μm or more and 150 μm or less, and particularly preferably 10 μm or more and 100 μm or less. Here, the volume-based average particle diameter D 50 of the granulated particles can be measured, for example, by “Microtrac HRA” manufactured by Nikkiso Co., Ltd.

<加熱処理>
上記の造粒により得られた窒化ホウ素の造粒粒子は、更に非酸化性ガス雰囲気下に加熱処理されるのが好ましい。
ここで、非酸化性ガス雰囲気とは、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、アンモニアガス、水素ガス、メタンガス、プロパンガス、一酸化炭素ガスなどの雰囲気のことである。ここで用いる雰囲気ガスの種類により凝集BN粒子の結晶化速度が異なるものとなり、例えばアルゴンガスでは、結晶化の速度が遅くなり、加熱処理時間が長時間に及ぶ。結晶化を短時間で行うためには特に窒素ガス、もしくは窒素ガスと他のガスを併用した混合ガスが好適に用いられる。この加熱処理の条件を適切に選択することも、凝集BN粒子の比表面積や全細孔容積を特定の範囲としながら、表面に窒化ホウ素一次粒子を放射状に配置させる上で、重要である。
<Heat treatment>
The boron nitride granulated particles obtained by the above granulation are preferably further heat-treated in a non-oxidizing gas atmosphere.
Here, the non-oxidizing gas atmosphere is an atmosphere of nitrogen gas, helium gas, argon gas, ammonia gas, hydrogen gas, methane gas, propane gas, carbon monoxide gas, or the like. The crystallization speed of the aggregated BN particles varies depending on the type of the atmospheric gas used here. For example, with argon gas, the crystallization speed is slow and the heat treatment time is long. In order to perform crystallization in a short time, nitrogen gas or a mixed gas using nitrogen gas and another gas in combination is preferably used. Appropriate selection of the conditions for the heat treatment is also important in arranging the boron nitride primary particles radially on the surface while keeping the specific surface area and total pore volume of the aggregated BN particles in a specific range.

加熱処理温度は通常1300℃〜2500℃であるが、好ましくは1300℃〜2300℃、更に好ましくは1400℃〜2200℃である。加熱処理温度が下記下限未満では、h−BNの結晶化が不十分となり、熱伝導性フィラーとした場合の熱伝導率改善効果が小さくなる。加熱処理温度が、上記上限を超えると、添加したバインダー成分が溶融・分解して凝集BN粒子同士が凝集し、本来の形状を保てなくなったり、BNの分解などが生じてしまうおそれがある。   Although heat processing temperature is 1300 degreeC-2500 degreeC normally, Preferably it is 1300 degreeC-2300 degreeC, More preferably, it is 1400 degreeC-2200 degreeC. When the heat treatment temperature is less than the following lower limit, crystallization of h-BN becomes insufficient, and the effect of improving the thermal conductivity when the heat conductive filler is used becomes small. When the heat treatment temperature exceeds the above upper limit, the added binder component is melted and decomposed to aggregate the aggregated BN particles, and the original shape may not be maintained, or BN may be decomposed.

加熱処理時間は、通常1時間以上50時間以下であり、より好ましくは3時間以上40時間以下、特に好ましくは5時間以上30時間以下である。更に、上記加熱処理時間内に、特に1300℃〜1500℃で3時間以上の保持工程を導入することが好ましい。前記温度範囲で保持工程を導入することにより、より効率的にh−BNの結晶化が行われるため、上限の加熱処理温度を低下できる傾向にある。加熱処理時間が上記下限未満の場合、結晶化が不十分となり、上記上限を超えるとh−BNが一部分解するおそれがある。   The heat treatment time is usually 1 hour or more and 50 hours or less, more preferably 3 hours or more and 40 hours or less, and particularly preferably 5 hours or more and 30 hours or less. Furthermore, it is preferable to introduce a holding step of 1300 ° C. to 1500 ° C. for 3 hours or more, particularly within the heat treatment time. By introducing the holding step in the above temperature range, h-BN is crystallized more efficiently, so that the upper heat treatment temperature tends to be lowered. When the heat treatment time is less than the lower limit, crystallization is insufficient, and when the upper limit is exceeded, h-BN may be partially decomposed.

加熱処理は、非酸化性ガス雰囲気下で行うことが好ましく、このためには、通常、炉内を真空ポンプで引きながら加熱し、加熱に伴う分解ガスなどが少なくなるまで排気を行った後、非酸化性ガスを導入しながら、続けて所望の温度まで加熱して昇温することが好ましい。真空ポンプで排気を行う温度の目安としては、200〜500℃、例えば、400℃付近まで30〜60分程度で加熱昇温した後、その温度を保持しながら30〜60分程度排気を続け、真空度が10Pa以下となるまで真空引きを行い、その後、非酸化性ガスを導入することが好ましい。非酸化性ガスの流量は、炉の大きさにもよるが、通常2L(リットル)/分以上であれば問題ない。その後、非酸化性ガスを導入しながら1500℃程度まで50〜100℃/時で昇温し、その後1500℃から所定の加熱処理温度まで30〜50℃/時で昇温する。この温度で上記加熱処理時間中、加熱した後、5〜50℃/分程度で室温まで降温することが好ましい。   The heat treatment is preferably performed in a non-oxidizing gas atmosphere, and for this purpose, usually, the furnace is heated while being pulled with a vacuum pump, and after exhausting until the decomposition gas accompanying the heating is reduced, While introducing the non-oxidizing gas, it is preferable to continue heating to a desired temperature to raise the temperature. As a guideline of the temperature at which the vacuum pump is evacuated, after heating up to about 200 to 500 ° C., for example, around 400 ° C. for about 30 to 60 minutes, the evacuation is continued for about 30 to 60 minutes while maintaining the temperature, It is preferable to perform evacuation until the degree of vacuum is 10 Pa or less, and then introduce a non-oxidizing gas. Although the flow rate of the non-oxidizing gas depends on the size of the furnace, there is no problem as long as it is usually 2 L (liter) / min or more. Thereafter, the temperature is increased to about 1500 ° C. at 50 to 100 ° C./hour while introducing a non-oxidizing gas, and then the temperature is increased from 1500 ° C. to a predetermined heat treatment temperature at 30 to 50 ° C./hour. After heating at this temperature for the above heat treatment time, it is preferable to cool to room temperature at about 5 to 50 ° C./min.

例えば、窒素ガス雰囲気下で加熱処理を行う場合は、2000℃前後で5時間程度、アルゴンガス雰囲気の場合は、2000℃前後で5〜15時間程度の条件とすることで、放射状に成長させることができる。
加熱処理を施す焼成炉は、マッフル炉、管状炉、雰囲気炉などのバッチ式炉やロータリーキルン、スクリューコンベヤ炉、トンネル炉、ベルト炉、プッシャー炉、竪型連続炉などの連続炉が挙げられ、目的に応じて使い分けられる。
For example, when heat treatment is performed in a nitrogen gas atmosphere, the growth is performed radially at about 2000 ° C. for about 5 hours, and in the case of an argon gas atmosphere at about 2000 ° C. for about 5 to 15 hours. Can do.
Examples of firing furnaces for heat treatment include batch furnaces such as muffle furnaces, tubular furnaces, and atmospheric furnaces, and rotary kilns, screw conveyor furnaces, tunnel furnaces, belt furnaces, pusher furnaces, vertical furnaces, and other continuous furnaces. It is used properly according to the.

なお、凝集BN粒子は、製造直後では、得られた粒子が更に凝集して、本発明に好適な粒子径の範囲を満たさない場合がある。そのため、凝集BN粒子は、必要に応じて、本発明に好適な粒子径の範囲を満たすように粉砕してもよい。
凝集BN粒子の粉砕の方法は特に限定されず、ジルコニアビーズ等の粉砕用メディアと共に攪拌混合する方法や、ジェット噴射等の従来公知の粉砕方法を適用できる。
In addition, immediately after manufacture, the obtained BN particles may be further aggregated and may not satisfy the particle diameter range suitable for the present invention. Therefore, the aggregated BN particles may be pulverized so as to satisfy the range of the particle diameter suitable for the present invention, if necessary.
The method for pulverizing the aggregated BN particles is not particularly limited, and a conventionally known pulverization method such as a method of stirring and mixing together with a pulverizing medium such as zirconia beads or jet injection can be applied.

<分級>
上記加熱処理後の凝集BN粒子は、平均粒子径を大きくし、しかも組成物に配合したときの粘度上昇を抑制するために、好ましくは分級処理する。この分級は、通常、造粒粒子の加熱処理後に行われるが、加熱処理前の造粒粒子について行い、その後加熱処理に供してもよい。
<Classification>
The aggregated BN particles after the heat treatment are preferably subjected to a classification treatment in order to increase the average particle size and suppress an increase in viscosity when blended in the composition. This classification is usually performed after the heat treatment of the granulated particles, but may be performed on the granulated particles before the heat treatment and then subjected to the heat treatment.

分級は湿式、乾式のいずれでも良いが、h−BNの分解を抑制するという観点からは、乾式の分級が好ましい。特に、バインダーが水溶性を有する場合には、特に乾式分級が好ましく用いられる。
乾式の分級には、篩による分級のほか、遠心力と流体抗力の差によって分級する風力分級などがあるが、分級精度の観点からは、風力分級が好ましく、旋回気流式分級機、強制渦遠心式分級機、半自由渦遠心式分級機などの分級機を用いて行うことができる。これらの中で、サブミクロンからシングルミクロン領域の小さな微粒子を分級するには旋回気流式分級機を、それ以上の比較的大きな粒子を分級するには半自由渦遠心式分級機など、分級する粒子の粒子径に応じて適宜使い分ければよい。
Although classification may be either wet or dry, dry classification is preferable from the viewpoint of suppressing the decomposition of h-BN. In particular, when the binder has water solubility, dry classification is particularly preferably used.
Dry classification includes air classification that classifies by the difference between centrifugal force and fluid drag, in addition to classification by sieve, but from the viewpoint of classification accuracy, wind classification is preferred, swirling air classifier, forced vortex centrifuge It can be carried out using a classifier such as a classifier or a semi-free vortex centrifugal classifier. Among these, particles to be classified such as a swirling air classifier to classify small particles in the submicron to single micron range, and a semi-free vortex centrifugal classifier to classify relatively larger particles. What is necessary is just to use properly according to the particle diameter of this.

体積基準の最大粒子径が25μm以上200μm以下の凝集BN粒子を得るために、旋回気流式分級機を用いて微粒子の除去のための分級操作および/又は半自由渦遠心式分級を行うことが好ましい。   In order to obtain aggregated BN particles having a volume-based maximum particle size of 25 μm or more and 200 μm or less, it is preferable to perform a classification operation for removing fine particles and / or a semi-free vortex centrifugal classification using a swirling airflow classifier. .

<窒化ホウ素二次粒子の形状>
上述のようにして、原料BN粉末を造粒し、加熱処理をすることによって、その形状を保持したままh−BNの結晶を成長させることで、上述した物性の別の態様として、表面に通常0.05μm以上5μm以下の窒化ホウ素一次粒子(以下、「BN一次粒子」と記
載する場合がある。)を配置することが可能となり、カードハウス構造を有する凝集粒子とすることができる。好ましくは板状のBN一次粒子の平面部と端面部が接触しているカードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子とすることができ、より好ましくは多角形状の窒化ホウ素一次粒子の平面部と端面部が接触しているカードハウス構造を有する窒化ホウ素二次粒子とすることができる。更に好ましくは、凝集BN粒子が球状であるという上記物性の別の形態として表すことができる。尚、「球状」とは、アスペクト比(長径と短径の比)が1以上2以下、好ましくは1以上1.5以下であることをさす。凝集BN粒子は、後述の原料BN粉末を凝集させて造粒された粒子であり、この造粒粒子が「球状」であることが好ましく、「球状であることが好ましい」とは、一次粒子の形状が球状であることが好ましいというものではない。凝集BN粒子のアスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影された画像から200個以上の粒子を任意に選択し、それぞれの長径と短径の比を求めて平均値を算出することにより決定する。
<Boron nitride secondary particle shape>
As described above, the raw material BN powder is granulated and subjected to heat treatment to grow h-BN crystals while maintaining its shape. Boron nitride primary particles of 0.05 μm or more and 5 μm or less (hereinafter sometimes referred to as “BN primary particles”) can be disposed, and aggregated particles having a card house structure can be obtained. Preferably, it can be a boron nitride secondary particle having a card house structure in which the planar portion and the end surface portion of the plate-like BN primary particles are in contact with each other, more preferably, the planar portion and the end surface of the polygonal boron nitride primary particle. It can be set as the boron nitride secondary particle which has the card house structure where the part is contacting. More preferably, it can be expressed as another form of the above physical property that the aggregated BN particles are spherical. The term “spherical” means that the aspect ratio (ratio of major axis to minor axis) is 1 or more and 2 or less, preferably 1 or more and 1.5 or less. Aggregated BN particles are particles obtained by agglomerating raw material BN powder, which will be described later, and are preferably “spherical”, and “preferably spherical” It is not preferable that the shape is spherical. The aspect ratio of the aggregated BN particles is obtained by arbitrarily selecting 200 or more particles from an image taken with a scanning electron microscope (SEM) and calculating the average value by calculating the ratio of the major axis and minor axis of each particle. decide.

なお、凝集BN粒子の表面には、平均粒子径0.05μm以上のBN一次粒子が存在するが、「平均粒子径0.05μm以上のBN一次粒子」の「0.05μm以上」とは、当該BN一次粒子の粒子径に相当する長さを指す。このBN一次粒子の結晶の大きさは、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、2万倍程度の倍率で観察して、表面に観察される任意の100個の粒子の最大粒子サイズを計測して、平均値を求めることで測定することができる。   In addition, BN primary particles having an average particle diameter of 0.05 μm or more exist on the surface of the aggregated BN particles, but “0.05 μm or more” of “BN primary particles having an average particle diameter of 0.05 μm or more” It refers to the length corresponding to the particle diameter of BN primary particles. The crystal size of the BN primary particles is observed at a magnification of about 20,000 times using a scanning electron microscope (SEM), and the maximum particle size of any 100 particles observed on the surface is measured. And it can measure by calculating | requiring an average value.

凝集BN粒子において、結晶がどのように成長しているかは、高熱伝導性フィラーとしての用途において重要な要件の一つである。
本発明に用いられる窒化ホウ素二次粒子では、このような特異的な結晶成長により得られることで、熱伝導性の等方性、マトリクス樹脂との混練性、耐崩壊性に優れるという効果を奏する。
In the aggregated BN particles, how crystals grow is one of the important requirements for use as a high thermal conductive filler.
The boron nitride secondary particles used in the present invention are obtained by such specific crystal growth, and thus have an effect of being excellent in thermal conductivity isotropic, kneadability with a matrix resin, and collapse resistance. .

このような好ましい凝集BN粒子の調製方法の一手段として、全酸素含有量が通常1質量%以上10質量%以下のh−BN粉末を原料に用い、更に、加熱処理の条件を前述のように制御することで製造が可能になる。   As a means for preparing such preferable aggregated BN particles, h-BN powder having a total oxygen content of usually 1% by mass or more and 10% by mass or less is used as a raw material, and the heat treatment conditions are as described above. Manufacturing becomes possible by controlling.

具体的には、本発明で用いる好ましい凝集BN粒子では、h−BNの結晶成長方向は球に対して中心から放射状、即ち、BN結晶の一次粒子がa軸を外に向けるように法線方向へ成長し、かつ、カードハウス構造となるのに対して、全酸素含有量が1質量%未満の原料h−BNを用いた場合は、円周方向に結晶成長(h−BNのC面を外に向けるように成長)しており、この結果、比表面積が小さく、全細孔容積も大きいものとなると考えられる。   Specifically, in the preferred aggregated BN particles used in the present invention, the crystal growth direction of h-BN is radial from the center with respect to the sphere, that is, the normal direction so that the primary particles of the BN crystal face the a-axis outward. When the raw material h-BN having a total oxygen content of less than 1% by mass is used, the crystal growth (the C-plane of h-BN is formed in the circumferential direction). As a result, it is considered that the specific surface area is small and the total pore volume is large.

[1−4.内包樹脂A]
本発明の放熱シートに用いられる内包樹脂Aは、その種類は特に限定されない。硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも制限なく用いることができる。
本発明の放熱シートは、複数のパワー半導体デバイスが集積されたパワー半導体モジュールに好適に適用される。通常、熱伝導性の担い手は、フィラーである窒化ホウ素二次粒子であるが、パワー半導体デバイス用の放熱シートは、10W/mK以上の高い熱伝導性を必要とされるため、窒化ホウ素二次粒子内に内包される樹脂Aの熱伝導性も高いことが望ましい。樹脂Aの熱伝導率は、0.2W/mK以上であることが好ましく、特に0.22W/mK以上であることが好ましい。
また、樹脂Aは、通常ガラス転移温度Tgが、150℃以上、好ましくは160℃以上、さらに好ましくは、170℃以上、特に好ましくは180℃以上である。上限に制限はないが、通常400℃以下である。Tgの測定は、示差走査熱量測定器で行う。
[1-4. Encapsulation resin A]
The type of the encapsulating resin A used in the heat dissipation sheet of the present invention is not particularly limited. Either a curable resin or a thermoplastic resin can be used without limitation.
The heat dissipation sheet of the present invention is suitably applied to a power semiconductor module in which a plurality of power semiconductor devices are integrated. Usually, the carrier of thermal conductivity is boron nitride secondary particles, which are fillers. However, since a heat dissipation sheet for power semiconductor devices requires high thermal conductivity of 10 W / mK or more, boron nitride secondary particles are required. It is desirable that the thermal conductivity of the resin A included in the particles is also high. The thermal conductivity of the resin A is preferably 0.2 W / mK or more, and particularly preferably 0.22 W / mK or more.
The resin A usually has a glass transition temperature Tg of 150 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, and particularly preferably 180 ° C. or higher. Although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 400 degrees C or less. Tg is measured with a differential scanning calorimeter.

本発明のシートに含まれる窒化ホウ素二次粒子における内包樹脂Aの重量含有比率であるが、通常5wt%以上50wt%以下、好ましくは8wt%以上45wt%以下、さらに好ましくは、10wt%以上40wt%以下、特に好ましくは、15wt%以上35wt%以下である。この上限値以上であると樹脂が窒化ホウ素二次粒子外にはみ出してしまい、粒子が凝集し易くなり、取り扱いにくくなる。一方、この下限以下の場合は、窒化ホウ素二次粒子を十分に樹脂で覆うことができず、組成物中において溶剤の吸収量を十分に抑えることができず、スラリー化しにくくなる。   The weight content ratio of the encapsulating resin A in the boron nitride secondary particles contained in the sheet of the present invention is usually 5 wt% or more and 50 wt% or less, preferably 8 wt% or more and 45 wt% or less, more preferably 10 wt% or more and 40 wt%. Hereinafter, it is particularly preferably 15 wt% or more and 35 wt% or less. If it exceeds this upper limit, the resin will protrude out of the boron nitride secondary particles, and the particles will easily aggregate and become difficult to handle. On the other hand, if it is less than this lower limit, the boron nitride secondary particles cannot be sufficiently covered with the resin, and the amount of absorption of the solvent in the composition cannot be sufficiently suppressed, making it difficult to form a slurry.

なお、窒化ホウ素粒子に内包される内包樹脂Aは、水に対する溶解度が通常5wt%以下、好ましくは4wt%以下、さらに好ましくは3wt%以下、特に好ましくは2wt%以下である。これは、窒化ホウ素のベーサル面は疎水的であるためである。毛管現象により窒化ホウ素二次粒子内部に樹脂を導入させるためには、用いられる溶剤は非水溶性であり、さらには内包樹脂Aも非水溶性溶剤に溶解することが求められるためである。つまり内包樹脂Aに求められる樹脂は疎水性樹脂であることが好ましい。加えて非水溶性溶剤を除去後、内包樹脂が窒化ホウ素二次粒子内部を満たした場合においても、窒化ホウ素と内包樹脂との密着を上げるためにも、疎水性樹脂であることが望ましい。   The inclusion resin A encapsulated in the boron nitride particles has a solubility in water of usually 5 wt% or less, preferably 4 wt% or less, more preferably 3 wt% or less, and particularly preferably 2 wt% or less. This is because the basal surface of boron nitride is hydrophobic. This is because in order to introduce the resin into the boron nitride secondary particles by capillary action, the solvent used is water-insoluble, and the encapsulated resin A is also required to be dissolved in the water-insoluble solvent. That is, the resin required for the encapsulating resin A is preferably a hydrophobic resin. In addition, even when the encapsulating resin fills the inside of the boron nitride secondary particles after removing the water-insoluble solvent, a hydrophobic resin is desirable in order to increase the adhesion between the boron nitride and the encapsulating resin.

また、窒化ホウ素二次粒子に内包される内包樹脂Aは、硬化性樹脂を含むことが好ましく、また、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。さらに、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格およびビフェニル骨格からなる群のうち、少なくとも1つ以上の骨格を有するフェノキシ樹脂を含むことが好ましい。これらの樹脂を含むことで、放熱シートとした際に良好な放熱性を出すことができる。
また、内包樹脂Aには、界面活性剤を添加することができる。界面活性剤の添加量としては、内包樹脂A全量に対して通常0.001〜5質量%であり、0.005〜3質量%が好ましい。界面活性剤の添加量が上記下限未満では、内包樹脂Aが窒化ホウ素二次粒子内に十分に浸透できない場合があり、また上記上限を超えると窒化ホウ素と内包樹脂Aとの密着性が劣り、好ましくない。
Further, the encapsulating resin A encapsulated in the boron nitride secondary particles preferably contains a curable resin, and preferably contains an epoxy resin. Furthermore, it is preferable to include a phenoxy resin having at least one skeleton among the group consisting of a bisphenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, and a biphenyl skeleton. By including these resins, good heat dissipation can be obtained when the heat dissipation sheet is formed.
A surfactant can be added to the encapsulating resin A. As addition amount of surfactant, it is 0.001-5 mass% normally with respect to the inclusion resin A whole quantity, and 0.005-3 mass% is preferable. If the addition amount of the surfactant is less than the above lower limit, the encapsulated resin A may not sufficiently penetrate into the boron nitride secondary particles, and if it exceeds the above upper limit, the adhesion between the boron nitride and the encapsulated resin A is inferior, It is not preferable.

また、後述するマトリクス樹脂Bに含有させることができる硬化剤、その他の添加剤を、内包樹脂Aに含有させてもよい。含有量等は、後述する説明を参照できる。   Further, the encapsulating resin A may contain a curing agent and other additives that can be contained in the matrix resin B described later. For the content and the like, the description described later can be referred to.

<製造方法>
以下に、樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子の製造方法を示す。窒化ホウ素二次粒子の製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができる。
窒化ホウ素二次粒子内部に内包樹脂Aを導入する方法はいかなる方法でも構わないが、プロセスコストを削減するため、溶媒キャスト法で行うことができる。溶媒キャスト法とは、上述の窒化ホウ素二次粒子と上述の内包樹脂Aを溶剤で分散・混合しスラリー化した後、溶剤を除去することで窒化ホウ素二次粒子の中を内包樹脂Aで満たす方法である。
<Manufacturing method>
Below, the manufacturing method of the boron nitride secondary particle in which resin A was included is shown. The method for producing the boron nitride secondary particles is not particularly limited, and a conventionally known method can be used.
Any method may be used for introducing the encapsulating resin A into the boron nitride secondary particles, but in order to reduce the process cost, it can be performed by a solvent casting method. In the solvent casting method, the boron nitride secondary particles and the encapsulating resin A are dispersed and mixed with a solvent to form a slurry, and then the boron nitride secondary particles are filled with the encapsulating resin A by removing the solvent. Is the method.

窒化ホウ素二次粒子と内包樹脂Aおよび溶剤並びにその他の添加剤を分散・混合することを目的として、ペイントシェーカーやビーズミル、プラネタリミキサ、攪拌型分散機、自公転攪拌混合機、三本ロール、ニーダー、単軸又は二軸混練機等の一般的な混練装置などを用いて混合することが好ましい。   For the purpose of dispersing and mixing boron nitride secondary particles, encapsulated resin A, solvent and other additives, paint shaker, bead mill, planetary mixer, stirring type disperser, self-revolving stirring mixer, three roll, kneader It is preferable to mix using a general kneading apparatus such as a single-screw or twin-screw kneader.

溶媒キャスト法で、樹脂が窒化ホウ素二次粒子内に導入される理由としては、窒化ホウ素1次粒子同士の隙間に働く毛管現象があげられる。そのため、凍結乾燥法などで溶剤を除去する方法では、窒化ホウ素二次粒子内に樹脂溶液を導入することが難しく、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子を得ることができない場合がある。また、後述する溶剤の沸点以上で溶剤を除去すると、溶剤が沸騰するため、気泡ができてしまい、窒化ホウ素二次粒子内に気泡でできる恐れがある。気泡をなくすという観点からは、減圧乾燥を行うことも有効な
方法である。
The reason why the resin is introduced into the boron nitride secondary particles by the solvent casting method is a capillary phenomenon that works in the gaps between the boron nitride primary particles. Therefore, in the method of removing the solvent by freeze drying or the like, it is difficult to introduce the resin solution into the boron nitride secondary particles, and the resin-encapsulated boron nitride secondary particles may not be obtained. Further, when the solvent is removed at a boiling point or higher that will be described later, the solvent boils and bubbles are formed, which may be formed in the boron nitride secondary particles. From the viewpoint of eliminating bubbles, drying under reduced pressure is also an effective method.

窒化ホウ素二次粒子の種類によって、毛管現象によっても内包樹脂Aの導入が不十分である場合等は、必要に応じ適当な界面活性剤等を混合物中に添加することや、混合物を脱気したりすることが好ましい。界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、非イオン性界面活性剤等を用いることができ、これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。   Depending on the type of secondary boron nitride particles, if the encapsulation resin A is insufficiently introduced even by capillary action, an appropriate surfactant or the like may be added to the mixture as necessary, or the mixture may be deaerated. Is preferable. As the surfactant, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. May be used.

窒化ホウ素二次粒子内に毛管現象を用いて内包樹脂Aを導入するために用いる溶剤は、特に制限はないが、窒化ホウ素のベーサル面は、疎水的な表面を有しているために、有機溶剤を用いることが好ましい。
有機溶剤としては、例えば、以下に例示するアルコール系溶剤、芳香族系溶剤、アミド系溶剤、アルカン系溶剤、エチレングリコールエーテル及びエーテル・エステル系溶剤、プロピレングリコールエーテル及びエーテル・エステル系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤の中から、樹脂Aの溶解性等を考慮して、好適に選択して用いることができる。
有機溶剤の具体例としては、WO2013/081061に例示されたものを用いることができる。
有機溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組合せ及び比率で併用してもよい。
The solvent used for introducing the encapsulating resin A into the boron nitride secondary particles using capillary action is not particularly limited. However, since the basal surface of boron nitride has a hydrophobic surface, it is organic. It is preferable to use a solvent.
Examples of the organic solvent include alcohol solvents, aromatic solvents, amide solvents, alkane solvents, ethylene glycol ethers and ether / ester solvents, propylene glycol ethers and ether / ester solvents, and ketone solvents exemplified below. From the solvent and the ester solvent, it can be suitably selected and used in consideration of the solubility of the resin A and the like.
As specific examples of the organic solvent, those exemplified in WO2013 / 081061 can be used.
An organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together by arbitrary combinations and a ratio.

<その他の無機物質>
本発明の放熱シートに含有される樹脂内包窒化ホウ素粒子は、必要に応じて窒化ホウ素以外の無機物質、平板状窒化ホウ素など、本発明に用いられる窒化ホウ素二次粒子以外の凝集窒化ホウ素、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化マグネシウムの中から選ばれる1種以上の無機フィラーを含有してもよい。
これらの無機フィラーの含有量は、樹脂内包窒化ホウ素粒子に対し通常50wt%以下、好ましくは40wt%以下、より好ましくは30wt%以下である。また、通常0.5wt%以上である。
<Other inorganic substances>
Resin-encapsulated boron nitride particles contained in the heat dissipation sheet of the present invention include aggregated boron nitride other than boron nitride secondary particles used in the present invention, such as inorganic substances other than boron nitride, tabular boron nitride, and silica as necessary. One or more inorganic fillers selected from alumina, aluminum nitride, silicon nitride, and magnesium oxide may be contained.
The content of these inorganic fillers is usually 50 wt% or less, preferably 40 wt% or less, more preferably 30 wt% or less with respect to the resin-encapsulated boron nitride particles. Moreover, it is 0.5 wt% or more normally.

[1−5.マトリクス樹脂B]
本発明の放熱シートに含有されるマトリクス樹脂Bは、フィラーとの複合化で高い熱伝導性を得るために、熱伝導率は0.2W/mK以上であることが好ましく、特に0.22W/mK以上であることが好ましい。
[1-5. Matrix resin B]
The matrix resin B contained in the heat dissipation sheet of the present invention preferably has a thermal conductivity of 0.2 W / mK or more, particularly 0.22 W / m in order to obtain high thermal conductivity when combined with a filler. It is preferably mK or more.

なお、本発明において、マトリクス樹脂Bの熱伝導率は、放熱シート用組成物を構成する成分のうち、マトリクス樹脂Bと有機溶媒と、更に組成物中に硬化剤を含む場合には硬化剤のみを用いて、通常の硬化方法に従って硬化膜を形成し、この硬化膜について、以下の方法で求めた値である。   In the present invention, the thermal conductivity of the matrix resin B is only the curing agent when the matrix resin B, the organic solvent, and further the curing agent is included in the composition among the components constituting the composition for heat dissipation sheet. Is a value determined by the following method for a cured film formed according to a normal curing method.

<マトリクス樹脂Bの熱伝導率の測定方法>
マトリクス樹脂Bの硬化膜について、以下の装置を用いて、熱拡散率、比重、及び比熱を測定し、この3つの測定値を乗じることで熱伝導率を求める。
(1)熱拡散率:アイフェイズ社製 「アイフェイズ・モバイル 1u」
(2)比重:メトラー・トレド社製 「天秤 XS−204」
(固体比重測定キット使用)
(3)比熱:セイコーインスツル社製 「DSC320/6200」
<Measuring method of thermal conductivity of matrix resin B>
About the cured film of the matrix resin B, the thermal diffusivity, specific gravity, and specific heat are measured using the following apparatuses, and the thermal conductivity is obtained by multiplying these three measured values.
(1) Thermal diffusivity: "Eye Phase Mobile 1u" manufactured by Eye Phase
(2) Specific gravity: “Balance XS-204” manufactured by METTLER TOLEDO
(Using solid specific gravity measurement kit)
(3) Specific heat: “DSC320 / 6200” manufactured by Seiko Instruments Inc.

マトリクス樹脂Bとしては、硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれも制限なく用いることが出来る。硬化性樹脂としては、熱硬化性、光硬化性、電子線硬化性などの架橋可能なものであればよいが、耐熱性、吸水性、寸法安定性などの点で、熱硬化性樹脂が好ましく用
いられる。
As the matrix resin B, any of a curable resin and a thermoplastic resin can be used without limitation. Any curable resin may be used as long as it is crosslinkable, such as thermosetting, photocurable, and electron beam curable. However, a thermosetting resin is preferable in terms of heat resistance, water absorption, dimensional stability, and the like. Used.

熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂としては、例えばWO2013/081061に例示されたものを用いることができる。このうち、熱硬化性樹脂を用いることが好ましく、特にエポキシ樹脂を用いることが好ましい。
エポキシ樹脂としては、ナフタレン骨格、フルオレン骨格、ビフェニル骨格、アントラセン骨格、ピレン骨格、キサンテン骨格、アダマンタン骨格及びジシクロペンタジエン骨格からなる群から選択された少なくとも1つの骨格を有するフェノキシ樹脂が好ましい。中でも、耐熱性がより一層高められることから、フルオレン骨格及び/又はビフェニル骨格を有するフェノキシ樹脂が特に好ましく、とりわけビルフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格及びビフェニル骨格のうちの少なくとも1つ以上の骨格を有するフェノキシ樹脂であることが好ましい。
As a thermosetting resin and a thermosetting resin, what was illustrated by WO2013 / 081061, for example can be used. Among these, it is preferable to use a thermosetting resin, and it is particularly preferable to use an epoxy resin.
The epoxy resin is preferably a phenoxy resin having at least one skeleton selected from the group consisting of naphthalene skeleton, fluorene skeleton, biphenyl skeleton, anthracene skeleton, pyrene skeleton, xanthene skeleton, adamantane skeleton and dicyclopentadiene skeleton. Among them, a phenoxy resin having a fluorene skeleton and / or a biphenyl skeleton is particularly preferable because heat resistance is further improved, and in particular, it has at least one skeleton of a building phenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, and a biphenyl skeleton. A phenoxy resin is preferred.

マトリクス樹脂Bは、上述の内包樹脂Aに用いられるものなら好適に用いられる。ただし、マトリクス樹脂Bは、通常ガラス転移温度Tgが、150℃以上、好ましくは160℃以上、さらに好ましくは、170℃以上、特に好ましくは180℃以上である。上限に制限はないが、通常400℃以下である。Tgの測定は、(示差走査熱量計)で行う。
通常、樹脂硬化物における線膨張率などの諸物性は、Tgを境にして大きく変化する。そのためTgが高いマトリクス樹脂Bを含む放熱シートをパワーデバイスに用いることにより、パワーデバイスの信頼性を向上させることができる。
The matrix resin B is preferably used as long as it is used for the above-described encapsulating resin A. However, the matrix resin B usually has a glass transition temperature Tg of 150 ° C. or higher, preferably 160 ° C. or higher, more preferably 170 ° C. or higher, and particularly preferably 180 ° C. or higher. Although there is no restriction | limiting in an upper limit, Usually, it is 400 degrees C or less. Tg is measured with a differential scanning calorimeter.
Usually, various physical properties such as a linear expansion coefficient in the cured resin greatly change with Tg as a boundary. Therefore, the reliability of a power device can be improved by using the heat dissipation sheet containing the matrix resin B with high Tg for a power device.

マトリクス樹脂Bは、窒化ホウ素二次粒子の内包樹脂Aよりも、Tgが高いことが望ましい。内包樹脂Aは、窒化ホウ素との密着性・親和性を高めるため、Tgが低くなる傾向にあるが、マトリクス樹脂Bが高いTgを有することにより、窒化ホウ素二次粒子内から流れ出すことを抑えることが期待される。
なお、マトリクス樹脂Bには、後述の添加剤を加えることができる。
一方、マトリクス樹脂Bには、上述の内包樹脂Aの例以外に、親水性樹脂を用いることができる。親水性樹脂としては、親水樹脂は、ポリアクリル酸、PVA、PVBなどが用いられる。
The matrix resin B desirably has a higher Tg than the encapsulated resin A of boron nitride secondary particles. The inclusion resin A tends to have a low Tg in order to improve adhesion and affinity with boron nitride. However, the matrix resin B has a high Tg, so that it can be prevented from flowing out of the boron nitride secondary particles. There is expected.
In addition, the below-mentioned additive can be added to the matrix resin B.
On the other hand, as the matrix resin B, a hydrophilic resin can be used in addition to the example of the encapsulating resin A described above. As the hydrophilic resin, polyacrylic acid, PVA, PVB or the like is used as the hydrophilic resin.

放熱シート中における、内包樹脂Aとマトリクス樹脂Bとの比率は、特に限定されないが、内包樹脂A/(内包樹脂A+マトリクス樹脂B)の比率は、通常20wt%以上、好ましくは40wt%以上、より好ましくは60wt%以上、特に好ましくは70wt%以上、殊更好ましくは80wt%以上である。また、マトリクス樹脂B/(内包樹脂A+マトリクス樹脂B)の比率は、通常20wt%以上、好ましくは40wt%以上、より好ましくは60wt%以上、特に好ましくは70wt%以上、殊更好ましくは80wt%以上である。   The ratio of the encapsulating resin A and the matrix resin B in the heat radiation sheet is not particularly limited, but the ratio of the encapsulating resin A / (encapsulating resin A + matrix resin B) is usually 20 wt% or more, preferably 40 wt% or more. Preferably it is 60 wt% or more, particularly preferably 70 wt% or more, and even more preferably 80 wt% or more. The ratio of matrix resin B / (encapsulated resin A + matrix resin B) is usually 20 wt% or more, preferably 40 wt% or more, more preferably 60 wt% or more, particularly preferably 70 wt% or more, and even more preferably 80 wt% or more. is there.

[1−6.硬化剤]
放熱シートには、必要に応じて硬化剤を含有させてもよい。
硬化剤とは、エポキシ樹脂のエポキシ基等などのマトリクス樹脂Bの架橋基間の架橋反応に寄与する物質を示す。
エポキシ樹脂においては、必要に応じて、エポキシ樹脂用の硬化剤、硬化促進剤が共に用いられる。
[1-6. Curing agent]
You may make a thermal radiation sheet contain a hardening | curing agent as needed.
The curing agent refers to a substance that contributes to a crosslinking reaction between the crosslinking groups of the matrix resin B such as an epoxy group of the epoxy resin.
In the epoxy resin, a curing agent for epoxy resin and a curing accelerator are used together as necessary.

硬化促進剤は、用いられる樹脂や硬化剤の種類に応じて適宜選べばよい。例えば前記酸無水系硬化剤用の硬化促進剤としては、例えば三フッ化ホウ素モノエチルアミン、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−イソブチル−2−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾールが挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらの硬化促進剤は、通常、エポキシ樹脂100質量部に
対して0.1〜5質量部の範囲で用いられる。
What is necessary is just to select a hardening accelerator suitably according to the kind of resin and hardening agent to be used. For example, examples of the curing accelerator for the acid anhydride curing agent include boron trifluoride monoethylamine, 2-ethyl-4-methylimidazole, 1-isobutyl-2-methylimidazole, and 2-phenyl-4-methylimidazole. Can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. These curing accelerators are usually used in the range of 0.1 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin.

硬化剤としては、特に制限はなく、用いる熱硬化性樹脂の種類に応じて選択使用される。熱硬化性樹脂がエポキシ樹脂の場合、一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものはすべて使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、脂環式アミン、芳香族アミンなどのアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミド系硬化剤、第3級アミン、イミダゾール及びその誘導体、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等が挙げられる。
硬化剤の具体例としては、WO2013/081061に例示されたものを用いることができる。
これらの硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
上記硬化剤の中でも、イミダゾール又はその誘導体やジシアンジアミン化合物が好適に用いられる。
硬化剤の含有量は、マトリクス樹脂B100質量部に対して、通常0.1〜60質量部であり、0.5〜40質量部が好ましい。
There is no restriction | limiting in particular as a hardening | curing agent, According to the kind of thermosetting resin to be used, it selects and uses. When the thermosetting resin is an epoxy resin, any one generally known as an epoxy resin curing agent can be used. For example, phenolic curing agents, aliphatic amines, polyether amines, alicyclic amines, aromatic amines and other amine curing agents, acid anhydride curing agents, amide curing agents, tertiary amines, imidazoles and the like Derivatives, organic phosphines, phosphonium salts, tetraphenylboron salts, organic acid dihydrazides, boron halide amine complexes, polymercaptan curing agents, isocyanate curing agents, blocked isocyanate curing agents, and the like.
As specific examples of the curing agent, those exemplified in WO2013 / 081061 can be used.
These curing agents may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio.
Among the above curing agents, imidazole or its derivatives and dicyandiamine compounds are preferably used.
Content of a hardening | curing agent is 0.1-60 mass parts normally with respect to 100 mass parts of matrix resin B, and 0.5-40 mass parts is preferable.

[1−7.その他の添加剤]
放熱シートには、機能性の更なる向上を目的として、本発明の効果を損なわない範囲において、各種の添加剤(その他の添加剤)を含んでいてもよい。その他の添加剤としては、例えば、液晶性エポキシ樹脂等の、前記のマトリクス樹脂に機能性を付与した機能性樹脂、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、繊維状窒化ホウ素等の窒化物粒子、アルミナ、繊維状アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、酸化チタン等の絶縁性金属酸化物、ダイヤモンド、フラーレン等の絶縁性炭素成分、樹脂硬化剤、樹脂硬化促進剤、粘度調整剤、分散安定剤が挙げられる。
[1-7. Other additives]
The heat-dissipating sheet may contain various additives (other additives) within the range not impairing the effects of the present invention for the purpose of further improving the functionality. Other additives include, for example, functional resins obtained by adding functionality to the matrix resin, such as liquid crystal epoxy resin, nitride particles such as aluminum nitride, silicon nitride, and fibrous boron nitride, alumina, and fibrous Insulating metal oxides such as alumina, zinc oxide, magnesium oxide, beryllium oxide, and titanium oxide, insulating carbon components such as diamond and fullerene, resin curing agents, resin curing accelerators, viscosity modifiers, and dispersion stabilizers .

さらに、その他の添加剤としては、基材との接着性やマトリクス樹脂とフィラーとの接着性を向上させるための添加成分として、シランカップリング剤やチタネートカップリング剤等のカップリング剤、保存安定性向上のための紫外線防止剤、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、分散剤、流動性改良剤、基材との密着性向上剤等が挙げられる。
また、放熱シートには、成形時の流動性改良及び基材との密着性向上の観点より、熱可塑性のオリゴマー類を添加することもできる。
In addition, as other additives, as additive components for improving the adhesion to the base material and the adhesion between the matrix resin and the filler, coupling agents such as silane coupling agents and titanate coupling agents, storage stability Examples thereof include an ultraviolet ray inhibitor, an antioxidant, a plasticizer, a flame retardant, a colorant, a dispersant, a fluidity improver, and an adhesion improver with a base material for improving the property.
In addition, thermoplastic oligomers can be added to the heat-dissipating sheet from the viewpoint of improving the fluidity during molding and improving the adhesion to the substrate.

その他、放熱シート用組成物或いは塗布液中での各成分の分散性を向上させる、界面活性剤や、乳化剤、低弾性化剤、希釈剤、消泡剤、イオントラップ剤等を添加することもできる。
これらは、いずれも1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で混合して用いてもよい。
添加剤の具体例については、WO2013/081061に例示されたものを用いることができ、添加量についてもWO2013/081061に記載の範囲とすることができる。
In addition, surfactants, emulsifiers, low elasticity agents, diluents, antifoaming agents, ion trapping agents, etc. that improve the dispersibility of each component in the heat dissipation sheet composition or coating solution may be added. it can.
Any of these may be used alone or in a combination of two or more in any combination and ratio.
About the specific example of an additive, what was illustrated by WO2013 / 081061 can be used, and it can also be set as the range as described in WO2013 / 081061 about addition amount.

[2.放熱シート用スラリー]
本発明の別の実施形態は、樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含み、樹脂Aと樹脂Bが異なっている放熱シート用スラリーである。上記説明した樹脂内包窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを、溶剤に分散し、スラリー化することで、放熱シートを製造するためのスラリー(塗布液)とすることができる。
溶剤については、上記樹脂内包窒化ホウ素二次粒子を製造する時に使用する上述した溶
剤を使うことができ、さらに付け加えると水を用いることができる。窒化ホウ素二次粒子は樹脂を内包するため、疎水的なベーサル面が樹脂で覆われていることで、上述の界面活性剤を用いることにより、水を溶媒としてスラリー化することができる。水を用いることは、グリーンケミストリーの観点や放熱シートの製造コストカットの観点からも好ましい。
[2. Slurry for heat dissipation sheet]
Another embodiment of the present invention is a heat-dissipating sheet slurry comprising boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, wherein resin A and resin B are different. The resin-encapsulated boron nitride secondary particles and the matrix resin B described above are dispersed in a solvent and made into a slurry, whereby a slurry (coating liquid) for producing a heat dissipation sheet can be obtained.
As the solvent, the above-mentioned solvent used when producing the resin-encapsulated boron nitride secondary particles can be used, and water can be used when added. Since the boron nitride secondary particles encapsulate the resin, the hydrophobic basal surface is covered with the resin, so that the above-described surfactant can be used to make a slurry using water as a solvent. The use of water is also preferable from the viewpoint of green chemistry and the manufacturing cost cut of the heat dissipation sheet.

放熱シート用スラリーにおける樹脂内包窒化ホウ素二次粒子の含有比率は、通常5wt%以上、好ましくは10wt%以上、より好ましくは15wt%以上、特に好ましくは20wt%以上である。一方、通常90wt%以下、好ましくは80wt%以下、より好ましくは70wt%以下、特に好ましくは60wt%以下である。   The content ratio of the resin-encapsulated boron nitride secondary particles in the heat dissipation sheet slurry is usually 5 wt% or more, preferably 10 wt% or more, more preferably 15 wt% or more, and particularly preferably 20 wt% or more. On the other hand, it is usually 90 wt% or less, preferably 80 wt% or less, more preferably 70 wt% or less, and particularly preferably 60 wt% or less.

樹脂内包窒化ホウ素二次粒子の含有量が上限以上の場合、スラリーが増粘しすぎて、レベリング性が悪くなり、均一な塗布膜を形成することができない。一方、下限以下の場合、放熱シートに所望のドライ膜厚を得るためには、ウェット膜厚を厚くすることが必要となる。ウェット膜厚を厚くすると、それを乾燥するための製造コストが高くなるだけでなく、タクトタイムも長くなってしまう。さらに、乾燥におけるムラの発生が起こる恐れがある。   When the content of the resin-encapsulated boron nitride secondary particles is equal to or more than the upper limit, the slurry is excessively thickened, the leveling property is deteriorated, and a uniform coating film cannot be formed. On the other hand, in the case of the lower limit or less, it is necessary to increase the wet film thickness in order to obtain a desired dry film thickness in the heat dissipation sheet. Increasing the wet film thickness not only increases the manufacturing cost for drying the film, but also increases the tact time. In addition, unevenness in drying may occur.

なお、放熱シート用スラリーに、溶剤として水を用いた場合、マトリクス樹脂Bは、親水樹脂を用いてもよい。親水樹脂は、ポリアクリル酸、PVA、PVBなどが用いられる。   In addition, when water is used as the solvent for the slurry for the heat dissipation sheet, the matrix resin B may be a hydrophilic resin. As the hydrophilic resin, polyacrylic acid, PVA, PVB or the like is used.

放熱シート用スラリー中における、マトリクス樹脂Bの含有量は、通常1wt%以上、好ましくは2wt%以上、より好ましくは3wt%以上、特に好ましくは4wt%以上である。一方、通常50wt%以下、好ましくは45wt%以下、より好ましくは40wt%以下、特に好ましくは35wt%以下である。この範囲の上限以上では、窒化ホウ素同士の結合が阻害され、所望の熱伝導性が出ない恐れがある。一方、この範囲の下限以下では、放熱シートが脆くなる恐れがあり、その脆さを補うために、窒化ホウ素二次粒子中の内包樹脂Aをマトリクス樹脂Bの役割を与えるために、押し出すためのプレスプロセスコストが高くなる恐れがある。   The content of the matrix resin B in the heat dissipation sheet slurry is usually 1 wt% or more, preferably 2 wt% or more, more preferably 3 wt% or more, and particularly preferably 4 wt% or more. On the other hand, it is usually 50 wt% or less, preferably 45 wt% or less, more preferably 40 wt% or less, and particularly preferably 35 wt% or less. Above the upper limit of this range, the bonding between boron nitrides is hindered and the desired thermal conductivity may not be achieved. On the other hand, below the lower limit of this range, the heat-dissipating sheet may become brittle. In order to compensate for the brittleness, the inclusion resin A in the boron nitride secondary particles is extruded to give the role of the matrix resin B. The press process cost may increase.

放熱シート用スラリーは、上述の放熱シートの添加剤(上述の窒化ホウ素以外の無機材料、硬化剤、分散剤など)を適宜添加することができる。   The above-described heat-dissipating sheet slurry can be appropriately added with the above-mentioned heat-dissipating sheet additives (inorganic materials other than the above-described boron nitride, curing agents, dispersing agents, etc.).

<放熱シート用スラリーの調製方法>
放熱シート用スラリーの製造方法は、特に限定されず、従来公知の方法を用いることができ、上記放熱シート用組成物の構成成分を混合することで製造することができる。分散・混合方法は、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子を製造する際に説明した、上述の分散機・混合機を用いることができる。
<Method for preparing slurry for heat dissipation sheet>
The manufacturing method of the slurry for heat radiating sheets is not specifically limited, A conventionally well-known method can be used and it can manufacture by mixing the component of the said composition for heat radiating sheets. As the dispersion / mixing method, the above-described disperser / mixer described when the resin-encapsulated boron nitride secondary particles are produced can be used.

各配合成分の混合順序も、反応や沈殿物が発生するなど特段の問題がない限り任意であり、放熱シート用スラリーの構成成分のうち、何れか2成分又は3成分以上を予め混合し、その後に残りの成分を混合してもよいし、一度に全部を混合してもよい。   The mixing order of each blending component is arbitrary as long as there is no particular problem such as reaction or precipitation, and any two components or three or more components among the constituent components of the heat dissipation sheet slurry are mixed in advance, and then The remaining components may be mixed together or all at once.

[3.成形体の製造方法]
放熱シート用スラリーを用いて、各種の成形体を製造することができる。
この成形体を成形する方法は、樹脂組成物の成形に一般に用いられる方法を用いることができる。
[3. Method for producing molded body]
Various molded objects can be manufactured using the slurry for heat dissipation sheets.
As a method for molding the molded body, a method generally used for molding a resin composition can be used.

例えば、放熱シート用スラリーが可塑性や流動性を有する場合、該スラリーを所望の形
状で、例えば、型へ充てんした状態で硬化させることによって成形することができる。このような成形体の製造法としては、射出成形法、射出圧縮成形法、押出成形法、及び圧縮成形法を用いることができる。
また、放熱シート用スラリーがエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂組成物を含む場合、成形体の成形、すなわち硬化は、それぞれの組成に応じた硬化温度条件で行うことができる。
For example, when the slurry for heat-dissipating sheets has plasticity and fluidity, it can be molded by curing the slurry in a desired shape, for example, in a state filled in a mold. As a manufacturing method of such a molded body, an injection molding method, an injection compression molding method, an extrusion molding method, and a compression molding method can be used.
Moreover, when the slurry for heat dissipation sheets contains thermosetting resin compositions, such as an epoxy resin and a silicone resin, shaping | molding of a molded object, ie, hardening, can be performed on the curing temperature conditions according to each composition.

また、放熱シート用スラリーが熱可塑性樹脂組成物を含む場合、成形体の成形は、熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度及び所定の成形速度や圧力の条件で行うことができる。また、放熱シートスラリーを成形硬化した固形状の材料から所望の形状に削り出すことによって成形体を得ることもできる。   Moreover, when the slurry for thermal radiation sheet contains a thermoplastic resin composition, shaping | molding of a molded object can be performed on the conditions of the temperature more than the melting temperature of a thermoplastic resin, and predetermined | prescribed shaping | molding speed | rates or pressure. Moreover, a molded object can also be obtained by cutting out the heat-radiating sheet slurry from a solid material obtained by molding and hardening into a desired shape.

[4.放熱シートの製造方法]
以下、上記放熱シート用スラリー用いて、放熱シートを製造する方法を具体的に説明する。
[4. Manufacturing method of heat dissipation sheet]
Hereinafter, a method for producing a heat dissipation sheet using the slurry for heat dissipation sheet will be specifically described.

<塗布工程>
まず基板の表面に、上記放熱シート用スラリーで塗膜を形成する。
即ち、上記放熱シート用スラリーを用いて、ディップ法、スピンコート法、スプレーコート法、ブレード法、その他の任意の方法で塗膜を形成する。組成物塗布液の塗布には、スピンコーター、スリットコーター、ダイコーター、ブレードコーターなどの塗布装置を用いることにより、基板上に所定の膜厚の塗膜を均一に形成することが可能であり、好ましい。
なお、基板としては、後述の厚さの銅箔が一般的に用いられるが、何ら銅基板に限定されるものではない。
<Application process>
First, a coating film is formed on the surface of the substrate with the slurry for a heat dissipation sheet.
That is, a coating film is formed by the dip method, the spin coat method, the spray coat method, the blade method, and other arbitrary methods using the slurry for the heat radiation sheet. For coating the composition coating liquid, it is possible to uniformly form a coating film with a predetermined film thickness on the substrate by using a coating device such as a spin coater, slit coater, die coater, blade coater, preferable.
In addition, as a board | substrate, the copper foil of the below-mentioned thickness is generally used, However, It is not limited to a copper board | substrate at all.

<乾燥工程>
放熱シート用スラリーを塗布することにより形成された塗膜を、溶剤や低分子成分の除去のために、通常10〜150℃、好ましくは25〜100℃、より好ましくは、30〜90℃、特に好ましくは、40〜80℃の任意の温度で乾燥することができる。ただし、溶剤の沸点を越えないことが望ましい。この温度範囲の上限以上の場合、溶剤除去時に、溶剤の対流のために、塗布膜表面が荒れてしまうことがある。加えて、放熱シートスラリーが熱硬化性樹脂を含む場合、スラリーが硬化してしまい、その後のプレスプロセスで樹脂が流れなくなり、ボイドを除去することができない恐れがある。なお、この温度範囲の下限以下であると、効果的に溶剤を取り除くことができず、溶剤除去に時間がかかってしまう恐れがある。乾燥時間は、通常5分〜10日間、好ましくは、10分〜3日間、より好ましくは20分〜1日間、特に好ましくは、30分から4時間の加熱処理を行って乾燥膜を形成する。
乾燥時間が短すぎると、十分に溶剤が除去できず、残留溶剤が放熱シート内のボイドになってしまう恐れがある。乾燥時間が長すぎると、生産性があげられず、製造プロセスコストが高くなる恐れがある。
<Drying process>
The coating film formed by applying the slurry for the heat dissipation sheet is usually 10 to 150 ° C., preferably 25 to 100 ° C., more preferably 30 to 90 ° C., particularly for removing the solvent and low molecular components. Preferably, it can be dried at an arbitrary temperature of 40 to 80 ° C. However, it is desirable not to exceed the boiling point of the solvent. When the temperature is above the upper limit of the temperature range, the surface of the coating film may be roughened due to convection of the solvent when the solvent is removed. In addition, when the heat radiation sheet slurry contains a thermosetting resin, the slurry is cured, and the resin may not flow in the subsequent press process, and the void may not be removed. If the temperature is below the lower limit of the temperature range, the solvent cannot be removed effectively, and it may take time to remove the solvent. The drying time is usually 5 minutes to 10 days, preferably 10 minutes to 3 days, more preferably 20 minutes to 1 day, and particularly preferably 30 minutes to 4 hours, to form a dry film.
If the drying time is too short, the solvent cannot be removed sufficiently and the residual solvent may become a void in the heat dissipation sheet. If the drying time is too long, the productivity cannot be increased and the manufacturing process cost may increase.

<加圧工程>
乾燥工程の後には、加圧工程を行ってもよい。シート化工程は、窒化ホウ素同士を接合させヒートパスを形成する目的、シート内のボイドや空隙をなくす目的、基材との密着をさせる目的、窒化ホウ素二次粒子に含まれる内包樹脂を押し出しシート内の結合を行う目的から加圧することが望ましい。加圧工程は、銅基板上の乾燥膜に通常10kgf/cm2〜2000Kgf/cm2、好ましくは50Kgf/cm2〜1000kgf/cm2、より好ましくは80Kgf/cm2〜800kgf/cm2、特に好ましくは100Kgf/cm2〜500kgf/cm2の加重をかけて実施することが望ましい。この加圧時の加重
を上記上限以下とすることにより、窒化ホウ素二次粒子が圧壊することなく、シート中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシートを得ることが出来る。また、加重を上記下限以上とすることにより、凝集BN粒子間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有するシートを得ることが出来る。
加圧工程では、銅基板に塗布、乾燥した組成物膜を通常25〜300℃、好ましくは40〜250℃、より好ましくは50〜200℃、特に好ましくは60〜160℃で加熱することが望ましい。この温度範囲でシート化工程を行うことにより、加熱は乾燥膜中の樹脂の溶融粘度を低下させることができ、シート内のボイドや空隙をなくすことができる。この温度範囲以上で行うと、有機成分が分解する恐れや残留溶剤が蒸気となり、ボイドを形成する恐れがある。
加圧工程は、通常30秒〜4時間、好ましくは1分〜2時間、より好ましくは3分〜1時間、特に好ましくは5分〜45分である。この上限時間以上では、放熱シートの製造プロセス時間が長すぎ、生産コストが高くなる恐れがある。この下限時間以下では、シート内の空隙やボイドを十分に取り除けないため、熱伝達性能や耐電圧特性に影響を与える恐れがある。
また、加圧工程において、加圧時の樹脂粘度が、内包樹脂Aよりもマトリクス樹脂Bが低いことが好ましい。樹脂粘度がこのような関係であることで、シート内のボイドや空隙をなくすことができる。
<Pressurization process>
After the drying step, a pressurizing step may be performed. Sheeting process is the purpose of bonding boron nitrides together to form a heat path, the purpose of eliminating voids and voids in the sheet, the purpose of adhering to the base material, the inclusion resin contained in the boron nitride secondary particles inside the sheet It is desirable to apply pressure for the purpose of bonding. Pressurization step is usually 10kgf / cm 2 ~2000Kgf / cm 2 to a dry film on a copper substrate, preferably 50Kgf / cm 2 ~1000kgf / cm 2 , more preferably 80Kgf / cm 2 ~800kgf / cm 2 , particularly preferably Is preferably carried out with a load of 100 kgf / cm 2 to 500 kgf / cm 2 . By setting the weight during pressurization to the upper limit or less, the boron nitride secondary particles are not crushed, and a sheet having high thermal conductivity without voids in the sheet can be obtained. Further, by setting the weight to the above lower limit or more, the contact between the aggregated BN particles becomes good and it becomes easy to form a heat conduction path, so that a sheet having high heat conductivity can be obtained.
In the pressurizing step, it is desirable to heat the composition film coated and dried on the copper substrate usually at 25 to 300 ° C, preferably 40 to 250 ° C, more preferably 50 to 200 ° C, particularly preferably 60 to 160 ° C. . By performing the sheet forming step in this temperature range, heating can reduce the melt viscosity of the resin in the dry film, and voids and voids in the sheet can be eliminated. If the temperature is higher than this temperature range, the organic components may be decomposed, and the residual solvent may become vapor and form voids.
The pressurizing step is usually 30 seconds to 4 hours, preferably 1 minute to 2 hours, more preferably 3 minutes to 1 hour, and particularly preferably 5 minutes to 45 minutes. Above this upper limit time, the manufacturing process time of the heat dissipation sheet is too long, and the production cost may increase. Below this lower limit time, voids and voids in the sheet cannot be removed sufficiently, which may affect heat transfer performance and withstand voltage characteristics.
In the pressurization step, it is preferable that the resin viscosity at the time of pressurization is lower in the matrix resin B than in the encapsulating resin A. With the resin viscosity having such a relationship, voids and voids in the sheet can be eliminated.

完全に硬化反応を行わせる硬化工程は、加圧下で行ってもよく、無加圧で行ってもよいが、加圧する場合は、上記と同様の理由から、上記の加圧工程と同様の条件で行うことが望ましい。なお、加圧工程と硬化工程を同時に行っても構わない。
特に加圧工程と硬化工程を経るシート化工程においては、上記の範囲の加重をかけて、後述の圧縮率の範囲となるように加圧、硬化を行うことが好ましい。
The curing step for completely carrying out the curing reaction may be performed under pressure, or may be performed without pressure, but in the case of applying pressure, for the same reason as described above, the same conditions as the above-described pressure step It is desirable to do in. In addition, you may perform a pressurization process and a hardening process simultaneously.
In particular, in the sheet forming step that undergoes a pressurizing step and a curing step, it is preferable to apply pressure in the above range and perform pressurization and curing so as to be in the compression rate range described below.

放熱シートの製造に当っては、このように乾燥膜に大きな加重を加えることによりシート化することで本発明の効果を発揮しやすい傾向がある。
従来の窒化ホウ素を用いて、放熱シートを製造した場合、窒化ホウ素二次粒子は、加圧工程において圧壊され、シート面内方向に低熱伝導面が配向してしまって、シート厚み方向では、低熱伝導性しか得られない。これに対して、本発明で用いる窒化ホウ素二次粒子は、樹脂が内包されており、窒化ホウ素二次粒子内部に空隙が少なく、そのため、加圧工程において窒化ホウ素二次粒子の構造が圧壊されにくく、加圧圧縮することにより効率的にシート中で粒子の接触による熱伝導パスを形成することが出来る。このようなことから、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子を用いた場合には、シート化工程の加圧により、厚み方向に高い熱伝導性を有するシートとすることができる。
In manufacturing the heat dissipation sheet, there is a tendency that the effect of the present invention is easily exhibited by forming a sheet by applying a large weight to the dry film.
When a heat dissipation sheet is manufactured using conventional boron nitride, the boron nitride secondary particles are crushed in the pressurizing step, and the low heat conduction surface is oriented in the in-plane direction of the sheet. Only conductivity can be obtained. On the other hand, the boron nitride secondary particles used in the present invention contain resin, and there are few voids inside the boron nitride secondary particles, so that the structure of the boron nitride secondary particles is crushed in the pressurizing step. It is difficult to form a heat conduction path by contact of particles in the sheet efficiently by compressing under pressure. For this reason, when resin-encapsulated boron nitride secondary particles are used, a sheet having high thermal conductivity in the thickness direction can be obtained by pressurization in the sheet forming step.

上記のように高い粒子強度を持つ樹脂内包窒化ホウ素二次粒子を含有する放熱シートは、上述のように大きな加重下でシート化を行って製造されるが、特に加重をかける前の硬化前シート厚みと加重をかけて完全に硬化させた後の硬化シート厚みの比((硬化シート厚み)/(硬化前シート厚み))から計算される圧縮率(1−(硬化シート厚み)/(硬化前シート厚み))が0.2以上0.8以下の圧縮率の時に、厚み方向に10W/mK以上50W/mK以下の高熱伝導性が発現する。この圧縮率は、より好ましくは0.3以上0.7以下、更に好ましくは0.4以上0.7以下、特に好ましくは0.5以上0.7以下である。圧縮率を上記上限以下とすることにより、窒化ホウ素二次粒子を圧壊することなく、シート中に空隙などがない高い熱伝導性を有するシートを得ることが出来る。また、圧縮率を上記下限以上とすることにより、窒化ホウ素二次粒子間の接触が良好となり、熱伝導パスを形成しやすくなるため、高い熱伝導性を有するシートを得ることが出来る。
また、このような圧縮率で硬化させて得られる放熱シートの厚み方向の熱伝導率は、より好ましくは15〜40W/mK、特に好ましくは20〜40W/mKである。
また、上記放熱シートは、XRD測定で100軸と004軸の強度比I(100)/I
(004)が3.0以上であることが好ましい。上記範囲であることで、加圧工程においても窒化ホウ素二次粒子が圧壊せず、板状窒化ホウ素粒子がランダムに配向されており、放熱シートの厚み方向において高い熱伝導率を達成できる。
The heat-dissipating sheet containing the resin-encapsulated boron nitride secondary particles having high particle strength as described above is manufactured by forming into a sheet under a large load as described above. Compression ratio (1- (cured sheet thickness) / (before curing) calculated from the ratio of cured sheet thickness ((cured sheet thickness) / (sheet thickness before curing)) after being completely cured by applying thickness and weight When the sheet thickness)) is a compression ratio of 0.2 or more and 0.8 or less, high thermal conductivity of 10 W / mK or more and 50 W / mK or less is developed in the thickness direction. This compression rate is more preferably 0.3 or more and 0.7 or less, further preferably 0.4 or more and 0.7 or less, and particularly preferably 0.5 or more and 0.7 or less. By setting the compressibility to the above upper limit or less, a sheet having high thermal conductivity without voids in the sheet can be obtained without crushing the boron nitride secondary particles. Moreover, since the contact between the boron nitride secondary particles becomes good and the heat conduction path is easily formed by setting the compressibility to the above lower limit or more, a sheet having high heat conductivity can be obtained.
Moreover, the heat conductivity of the thickness direction of the heat-radiation sheet obtained by making it harden | cure with such a compression rate becomes like this. More preferably, it is 15-40 W / mK, Most preferably, it is 20-40 W / mK.
Further, the heat dissipation sheet has an intensity ratio I (100) / I between the 100 axis and the 004 axis in XRD measurement.
(004) is preferably 3.0 or more. By being in the above range, the boron nitride secondary particles are not crushed even in the pressurizing step, and the plate-like boron nitride particles are randomly oriented, so that high thermal conductivity can be achieved in the thickness direction of the heat dissipation sheet.

[5.積層放熱シート]
上記放熱シートは、熱伝導性を高くするために基板張り合わせ積層放熱シートとしてもよい。特に銅箔を用いることが好まれ、例えば、上述の放熱シートの製造方法により製造され、銅箔が積層一体化されたものが好ましい。
[5. Laminated heat dissipation sheet]
The heat dissipation sheet may be a laminated heat dissipation sheet bonded to a substrate in order to increase thermal conductivity. In particular, it is preferable to use a copper foil. For example, it is preferable to use a copper foil laminated and integrated by the above-described method for manufacturing a heat dissipation sheet.

放熱シート又は銅張り合わせ放熱シートに銅箔と積層された放熱シートの厚さについては特に制限はないが、通常100〜300μm、特に150〜250μmであることが好ましい。放熱シートの厚さが上記下限未満では、硬化膜の厚さが薄すぎて、耐電圧特性が悪化し、絶縁破壊電圧が低くなるため好ましくなく、上記上限を超えるとパワー半導体デバイスの小型化や薄型化が達成できなくなるため好ましくない。
また、銅箔の厚さは通常、十分な放熱性を確保するという理由から、30〜200μm、特に30〜150μmであることが好ましい。
Although there is no restriction | limiting in particular about the thickness of the thermal radiation sheet laminated | stacked with the copper foil on the thermal radiation sheet or the copper bonding thermal radiation sheet, Usually, it is preferable that it is 100-300 micrometers, especially 150-250 micrometers. If the thickness of the heat dissipation sheet is less than the above lower limit, the thickness of the cured film is too thin, the withstand voltage characteristics deteriorate, and the dielectric breakdown voltage is lowered. This is not preferable because thinning cannot be achieved.
Also, the thickness of the copper foil is usually 30 to 200 μm, particularly preferably 30 to 150 μm, from the viewpoint of ensuring sufficient heat dissipation.

[6.パワーデバイス装置]
上記放熱シート又は銅張り合わせ放熱シートは、放熱基板としてパワーデバイス装置に実装することができる。本発明における放熱シートは、その高い熱伝導性による放熱効果で、高い信頼性のもとに、高出力、高密度化が可能である。パワー半導体デバイス装置において、放熱シート又は銅張り合わせ放熱シート以外のアルミ配線、封止材、パッケージ材、ヒートシンク、サーマルペースト、はんだというような部材は従来公知の部材を適宜採用できる。
[6. Power device device]
The heat dissipation sheet or the copper-bonded heat dissipation sheet can be mounted on a power device device as a heat dissipation substrate. The heat-dissipating sheet of the present invention can achieve high output and high density with high reliability due to the heat dissipation effect due to its high thermal conductivity. In the power semiconductor device device, conventionally known members can be appropriately adopted as members such as aluminum wiring, sealing material, package material, heat sink, thermal paste, and solder other than the heat radiating sheet or the copper-bonded heat radiating sheet.

以下、製造例により本発明をさらに詳細に説明する。
<窒化ホウ素二次粒子の調製>
以下に記載する方法で、BN−A凝集粒子を調製した。
BN−A凝集粒子を作製するためには、原料として、粉末X線回折測定によりえられる(002)面ピークの半値幅が2θ=0.67°、酸素濃度が7.5質量%であるh−BN(以下原料h−BN粉末と記載)を用いた。
・BNスラリーからの凝集粒子の作製
[スラリーA]
以下の配合で粘度が810mPa・sのスラリーAを調製した。
スラリーA配合
原料h−BN粉末:10000g
純水:0g
バインダー(多木化学(株)製「タキセラムM160L」、固形分濃度21質量%):11496g
界面活性剤(花王(株)製界面活性剤「アンモニウムラウリルサルフェート」:固形分濃度14質量%):250g
[スラリーの調製]
原料h−BN粉末を樹脂製のボトルに所定量計量し、次いで純水、バインダーの順に所定量添加した。さらに、界面活性剤を所定量添加した後、ジルコニア性のセラミックボールを添加して、ポットミル回転台で撹拌した。撹拌は、1〜5時間所望の粘度になるまで実施した。
[造粒]
BNスラリーからの造粒は、大河原化工機株式会社製FOC−20を用いて造粒した。
ディスク回転数20000〜23000rpm、乾燥温度80℃で実施した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to production examples.
<Preparation of boron nitride secondary particles>
BN-A aggregated particles were prepared by the method described below.
In order to produce BN-A aggregated particles, as a raw material, the (002) plane peak half-value width obtained by powder X-ray diffraction measurement is 2θ = 0.67 °, and the oxygen concentration is 7.5 mass%. -BN (hereinafter referred to as raw material h-BN powder) was used.
・ Production of aggregated particles from BN slurry
[Slurry A]
A slurry A having a viscosity of 810 mPa · s was prepared with the following composition.
Slurry A formulation Raw material h-BN powder: 10000 g
Pure water: 0g
Binder (Takiseram M160L, manufactured by Taki Chemical Co., Ltd., solid content concentration: 21% by mass): 11496 g
Surfactant (surfactant “Ammonium Lauryl Sulfate” manufactured by Kao Corporation: solid concentration 14% by mass): 250 g
[Preparation of slurry]
A predetermined amount of the raw material h-BN powder was weighed into a resin bottle, and then a predetermined amount was added in the order of pure water and binder. Further, after adding a predetermined amount of a surfactant, zirconia ceramic balls were added and stirred on a pot mill rotary table. Stirring was performed for 1-5 hours until the desired viscosity was reached.
[Granulation]
Granulation from the BN slurry was performed using FOC-20 manufactured by Okawara Chemical Industries Co., Ltd.
It was carried out at a disk rotational speed of 20000 to 23000 rpm and a drying temperature of 80 ° C.

[BN−A凝集粒子の作製]
上記BN造粒粒子を、1600℃で2時間、1500℃で24時間、窒素ガス流通下に加熱処理した。その後、室温まで冷却し、BN−A凝集粒子を得た。
[分級]
更に、上記加熱処理後のBN凝集粒子を、乳鉢および乳棒を用いて軽粉砕した後、目開き90μmの篩を用いて分級した。分級後、BN−A凝集粒子の平均結晶子径、D50、XRD測定による(100)面と(004)面のピーク強度比を測定した。測定結果は表1に示す。
[Preparation of BN-A aggregated particles]
The BN granulated particles were heat-treated at 1600 ° C. for 2 hours and at 1500 ° C. for 24 hours under a nitrogen gas flow. Then, it cooled to room temperature and obtained the BN-A aggregated particle.
[Classification]
Further, the BN aggregated particles after the heat treatment were lightly pulverized using a mortar and pestle, and then classified using a sieve having an opening of 90 μm. After classification, the average crystallite diameter of the BN-A aggregated particles, the D 50 , and the peak intensity ratio between the (100) plane and the (004) plane measured by XRD were measured. The measurement results are shown in Table 1.

<窒化ホウ素二次粒子内への樹脂の導入>
メチルエチルケトン/シクロヘキサノン混合液6.1gに、上記調製したBN−A凝集粒子7.3g及びエポキシ樹脂1.0gを添加し、分散機により3分間撹拌した。撹拌後、60℃で1時間保持して溶剤を除去し、溶剤除去物を乳鉢により15分間粉砕することで、平均粒子径50μmの樹脂内包窒化ホウ素凝集粒子を得た。
得られた粒子のSEM画像を図1及び2に示す。なお、図2の(d)は、樹脂を内包させる前の、窒化ホウ素二次粒子のSEM画像である。
<Introduction of resin into boron nitride secondary particles>
7.3 g of the prepared BN-A aggregated particles and 1.0 g of epoxy resin were added to 6.1 g of a methyl ethyl ketone / cyclohexanone mixed solution, and the mixture was stirred for 3 minutes by a disperser. After stirring, the solvent was removed by holding at 60 ° C. for 1 hour, and the solvent-removed product was pulverized with a mortar for 15 minutes to obtain resin-encapsulated boron nitride aggregated particles having an average particle diameter of 50 μm.
SEM images of the obtained particles are shown in FIGS. FIG. 2D is an SEM image of the secondary boron nitride particles before encapsulating the resin.

<放熱シートの製造>
上記製造した樹脂内包窒化ホウ素凝集粒子とエポキシ樹脂を、水に添加して混合し、放熱シート用スラリーを調製する。調製後のスラリーを銅板上にシート状に塗布し、乾燥させて水を除去することで、放熱用シートを得る。
<Manufacture of heat dissipation sheet>
The resin-encapsulated boron nitride agglomerated particles and epoxy resin produced above are added to water and mixed to prepare a heat dissipation sheet slurry. The prepared slurry is applied in a sheet form on a copper plate and dried to remove water, thereby obtaining a heat dissipation sheet.

上記製造例により製造された、樹脂内包窒化ホウ素二次粒子は、放熱シートを製造する際に、非常に有利な効果を有する。まず、放熱シート用スラリーを調製する際に、溶剤が窒化ホウ素二次粒子の空隙に吸収されることなく、窒化ホウ素粒子と溶剤が馴染み、塗布性能を上げることができる。これにより、スラリー調製時に溶剤量を抑えることができ、放熱シートの製造時の溶剤除去工程におけるプロセスコストを抑え、さらにタクトタイムも上げることができる。さらに、樹脂により窒化ホウ素二次粒子内が満たされているために、マトリクス樹脂が窒化ホウ素二次粒子にトラップされることなく、効果的に樹脂Bをマトリクスに用いることできる。
そして、上記放熱シート用スラリーから製造された放熱シートは、窒化ホウ素の二次粒子が内包する樹脂と、窒化ホウ素二次粒子の周りにあるマトリクス樹脂とで、異なる樹脂を採用することで樹脂の機能分離することにより、従前には達成することのできなかった高性能を導くことができる。
例えばマトリクス樹脂のTgを高Tgとすることにより、高熱となるパワーデバイスの信頼性を上げることができる。さらに、内包樹脂を窒化ホウ素との親和性を上げるために、例えば疎水性の樹脂とすることで、窒化ホウ素二次粒子内部に形成される空隙を効果的になくすことができ、高熱伝導性・高耐電圧性を放熱シートに付与することができる。
このように、樹脂内包窒化ホウ素を含有し、内包樹脂とマトリクス樹脂とを異なる樹脂とした本発明の放熱シートは、非常に優れた放熱シートであることが理解できる。
The resin-encapsulated boron nitride secondary particles produced by the above production example have a very advantageous effect when producing a heat-dissipating sheet. First, when preparing a slurry for a heat dissipation sheet, the boron nitride particles and the solvent become familiar and the coating performance can be improved without the solvent being absorbed into the voids of the boron nitride secondary particles. Thereby, the amount of solvent can be suppressed at the time of slurry preparation, the process cost in the solvent removal process at the time of manufacture of a heat-radiating sheet can be suppressed, and the tact time can be increased. Furthermore, since the inside of the boron nitride secondary particles is filled with the resin, the resin B can be effectively used for the matrix without being trapped by the boron nitride secondary particles.
The heat dissipation sheet manufactured from the slurry for the heat dissipation sheet employs different resins for the resin contained in the boron nitride secondary particles and the matrix resin around the boron nitride secondary particles. By separating the functions, high performance that could not be achieved before can be derived.
For example, by setting the Tg of the matrix resin to a high Tg, it is possible to improve the reliability of the power device that becomes high in heat. Furthermore, in order to increase the affinity of the encapsulating resin with boron nitride, for example, by using a hydrophobic resin, voids formed inside the boron nitride secondary particles can be effectively eliminated, and high thermal conductivity / High voltage resistance can be imparted to the heat dissipation sheet.
Thus, it can be understood that the heat radiating sheet of the present invention containing the resin-encapsulated boron nitride and having the encapsulated resin and the matrix resin different from each other is a very excellent heat radiating sheet.

Claims (15)

樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含む放熱シートにおいて、樹脂Aと樹脂Bが異なる樹脂であり、樹脂BのTgが150℃以上であることを特徴とする放熱シート。   A heat dissipation sheet comprising boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, wherein the resin A and the resin B are different resins, and the Tg of the resin B is 150 ° C. or higher. 前記樹脂BのTgが前記樹脂AのTgよりも高いことを特徴とする請求項1に記載の放熱シート。   2. The heat dissipation sheet according to claim 1, wherein Tg of the resin B is higher than Tg of the resin A. 3. 樹脂Aは、水に対する25℃の溶解度が、5wt%以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の放熱シート。   The heat dissipation sheet according to claim 1 or 2, wherein the resin A has a solubility at 25 ° C in water of 5 wt% or less. 樹脂Aおよび/または樹脂Bが硬化性樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の放熱シート。   Resin A and / or resin B contains curable resin, The heat-radiation sheet of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 樹脂Aおよび/または樹脂Bがエポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の放熱シート。   Resin A and / or resin B contains an epoxy resin, The heat-radiation sheet of any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. 樹脂Aおよび/または樹脂Bが、ビスフェノールA骨格、ビスフェノールF骨格およびビフェニル骨格のうち少なくとも1つ以上の骨格を有するフェノキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の放熱シート。   6. The resin A and / or the resin B includes a phenoxy resin having at least one skeleton among a bisphenol A skeleton, a bisphenol F skeleton, and a biphenyl skeleton. Heat dissipation sheet. XRD測定において、100軸と004軸の強度比I(100)/I(004)が3以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の放熱シート。   The XRD measurement WHEREIN: The intensity ratio I (100) / I (004) of a 100 axis | shaft and a 004 axis | shaft is 3 or more, The heat radiating sheet of any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の放熱シートの製造方法であって、シートの厚み方向に加圧する加圧ステップを含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。   It is a manufacturing method of the thermal radiation sheet of any one of Claims 1-7, Comprising: The manufacturing method of the thermal radiation sheet characterized by including the pressurization step pressurized in the thickness direction of a sheet | seat. 前記加圧ステップにおいて、加圧時の樹脂粘度が樹脂Aよりも樹脂Bが低いことを特徴とする請求項8に記載の放熱シートの製造方法。   The method for manufacturing a heat-radiating sheet according to claim 8, wherein in the pressurizing step, the resin viscosity at the time of pressurization is lower than that of the resin A. 加圧ステップ後に樹脂を硬化させるステップを有することを特徴とする請求項8または9に記載の放熱シートの製造方法。   The method for manufacturing a heat dissipation sheet according to claim 8, further comprising a step of curing the resin after the pressurizing step. 樹脂Aが内包された窒化ホウ素二次粒子とマトリクス樹脂Bを含み、樹脂Aと樹脂Bが異なっていることを特徴とする放熱シート用スラリー。   A heat-dissipating sheet slurry comprising boron nitride secondary particles encapsulating resin A and matrix resin B, wherein resin A and resin B are different. 溶剤を含むことを特徴とする請求項11に記載の放熱シート用スラリー。   The slurry for heat-radiating sheets according to claim 11, comprising a solvent. 請求項11または請求項12に記載の放熱シート用スラリーを塗布するステップ、を含むことを特徴とする放熱シートの製造方法。   The manufacturing method of the heat-radiation sheet characterized by including the step of apply | coating the slurry for heat-radiation sheets of Claim 11 or Claim 12. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の放熱シート、または請求項8〜10及び13のいずれか1項に記載の製造方法により製造された放熱シートが支持体に積層されてなる積層放熱シート。   A heat radiation sheet according to any one of claims 1 to 7, or a heat radiation sheet produced by the production method according to any one of claims 8 to 10 and 13, wherein the heat radiation sheet is laminated on a support. Sheet. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の放熱シート、または請求項8〜10、13及び14のいずれか1項に記載の製造方法により製造された放熱シートを含むパワーデバイス装置。   The power device apparatus containing the heat radiating sheet of any one of Claims 1-7, or the heat radiating sheet manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 8-10, 13 and 14.
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