JP6261386B2 - 多層型熱伝導性シート、多層型熱伝導性シートの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、電子部品等に貼り付け、その放熱性を向上させる熱伝導性シートに関する。
熱伝導性シートは、発熱源となる電子部品等と、放熱板、筐体等のヒートシンクとの間に配置し、電子部品の放熱性を向上させるために使用されている。
熱伝導性シートとしては、それを用いて電子部品とヒートシンクとを組み立てる際のワーク性の点から、粘着性と柔軟性とが求められており、柔軟性が高い材料は粘着性が強いことから、熱伝導性シートで貼付された電子部品とヒートシンク等の放熱用部品との間を離間できなくなることがある。
また、粘着性が強いと、電子部品を放熱用部品から取り外す場合に解体の作業性が悪く、また、電子部品を取り外せたとしても、熱伝導性シートが電子部品と放熱用部品のいずれに残存するかが決まらない。
熱伝導性シートとしては、それを用いて電子部品とヒートシンクとを組み立てる際のワーク性の点から、粘着性と柔軟性とが求められており、柔軟性が高い材料は粘着性が強いことから、熱伝導性シートで貼付された電子部品とヒートシンク等の放熱用部品との間を離間できなくなることがある。
また、粘着性が強いと、電子部品を放熱用部品から取り外す場合に解体の作業性が悪く、また、電子部品を取り外せたとしても、熱伝導性シートが電子部品と放熱用部品のいずれに残存するかが決まらない。
他方、電子部品と放熱用部品との組み立て時の位置ズレを修正したり、一旦組み立てた後に何らかの事情で解体し、再度組み立てられるようにするときのリワーク性の点から、熱伝導性シートは、片面は粘着性を高くしつつ、他面は粘着性を低くしたものが好ましいと言われている。
そこで、熱伝導性シートをシリコーンゴムと熱伝導性フィラーとから形成するにあたり、その表面に紫外線照射によって非粘着処理を施すことが提案されている(特許文献１)。
また、アクリル系ポリウレタン樹脂に無官能性アクリルポリマーと熱伝導性フィラーを含有させた粘着性熱伝導シートにおいて、表面層と裏面層でアクリル系ポリウレタン樹脂と無官能性アクリルポリマーの配合比を異ならせ、両層を重ね塗りすることにより、粘着性熱伝導シートの表裏の粘着性を異ならせることが提案されている(特許文献２)。
また、アクリル系ポリウレタン樹脂に無官能性アクリルポリマーと熱伝導性フィラーを含有させた粘着性熱伝導シートにおいて、表面層と裏面層でアクリル系ポリウレタン樹脂と無官能性アクリルポリマーの配合比を異ならせ、両層を重ね塗りすることにより、粘着性熱伝導シートの表裏の粘着性を異ならせることが提案されている(特許文献２)。
しかしながら、特許文献１に記載されているように、熱伝導性シートの片面の粘着性を低くするために紫外線照射を行うと、熱伝導性を担う層が劣化することとなる。
また、特許文献２に記載されているように、表面層と裏面層でアクリル系ポリウレタン樹脂と無官能性アクリルポリマーの配合比を異ならせ、重ね塗りする場合には、表面層と裏面層が混ざりやすいため、表面層と裏面層の粘着性を、所望通りに変えることが困難となる。
また、特許文献２に記載されているように、表面層と裏面層でアクリル系ポリウレタン樹脂と無官能性アクリルポリマーの配合比を異ならせ、重ね塗りする場合には、表面層と裏面層が混ざりやすいため、表面層と裏面層の粘着性を、所望通りに変えることが困難となる。
粘着性を有する熱伝導性層の片面に、非粘着性のタックフリー層を設けて二層構成にする方法があり、例えば、熱伝導性フィラーを大量に含有させた層をタックフリー層としてその面の接着性を低下させたり、また、紙やフィルム等の基材を片側に設け、その面の接着性を低下させる方法がある。
しかしながら、このような方法で得られた熱伝導性シートでは、熱伝導性シートの柔軟性が悪化し、また、熱伝導性が低下して、熱伝導性シートの性能が低下するという問題がある。
さらに、タックフリー層の塗膜と、柔らかさを求められる熱伝導性層とでは、剥離作業時にかかる曲げや引張などのストレスによる変形しやすさ(伸びやすさ)が異なるので、タックフリー層と熱伝導性層との密着性が不十分な場合は、界面破壊が発生しやすい。
さらに、タックフリー層の塗膜と、柔らかさを求められる熱伝導性層とでは、剥離作業時にかかる曲げや引張などのストレスによる変形しやすさ(伸びやすさ)が異なるので、タックフリー層と熱伝導性層との密着性が不十分な場合は、界面破壊が発生しやすい。
特に、タック(べとつき)を極力低減させるため、ガラス転移温度の高い樹脂を使用したタックフリー層は、熱伝導性層との間の接着性が悪いため、タックフリー層と熱伝導性層とが剥離してしまうという問題がある。
本発明の課題は、タックフリー層と熱伝導性層との間の接着力を高め、タックフリー層と熱伝導性層との間が界面破壊することがないようにする技術を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明は、互いに接触する熱伝導性層とタックフリー層とを有する多層型熱伝導性シートにおいて、前記熱伝導性層はバインダー樹脂を含有し、前記タックフリー層は、ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂と、メジアン径が０．５μｍ以上の無機フィラーとを含有し、前記タックフリー層の厚みは３μｍ以上１５μｍ以下の範囲にあり、前記熱伝導性層と前記タックフリー層とが互いに接触する際には、前記タックフリー層の表面粗度は、ベック平滑度において２０秒以上３００秒以下の範囲にされた多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にされた多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記熱伝導性層に含有されるバインダー樹脂は、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有し、前記タックフリー層に含有される前記熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂は、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂である多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記タックフリー層を形成する樹脂が、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択される多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、タックフリー層と、熱伝導性層とが接触して配置された多層型熱伝導性シートを製造する製造方法であって、ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂に、メジアン径が０．５μｍ以上の無機フィラーを含有させ、前記無機フィラーの一部が前記熱可塑性樹脂の層から突き出され、ベック平滑度が２０秒以上３００秒以下の範囲にされた接着面を有する前記タックフリー層を形成するタックフリー層形成工程と、前記タックフリー層の前記接着面に、バインダー樹脂を含有する前記熱伝導性層を接触させて配置する熱伝導性層配置工程と、を有する多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にする多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記バインダー樹脂には、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有させ、前記熱可塑性樹脂には、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある樹脂を用いる多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂には、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂を用いる多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記タックフリー層を形成する樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択する多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にされた多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記熱伝導性層に含有されるバインダー樹脂は、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有し、前記タックフリー層に含有される前記熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂は、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂である多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、前記タックフリー層を形成する樹脂が、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択される多層型熱伝導性シートである。
また、本発明は、タックフリー層と、熱伝導性層とが接触して配置された多層型熱伝導性シートを製造する製造方法であって、ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂に、メジアン径が０．５μｍ以上の無機フィラーを含有させ、前記無機フィラーの一部が前記熱可塑性樹脂の層から突き出され、ベック平滑度が２０秒以上３００秒以下の範囲にされた接着面を有する前記タックフリー層を形成するタックフリー層形成工程と、前記タックフリー層の前記接着面に、バインダー樹脂を含有する前記熱伝導性層を接触させて配置する熱伝導性層配置工程と、を有する多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にする多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記バインダー樹脂には、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有させ、前記熱可塑性樹脂には、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある樹脂を用いる多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記熱可塑性樹脂には、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂を用いる多層型熱伝導性シートの製造方法である。
また、本発明は、前記タックフリー層を形成する樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択する多層型熱伝導性シートの製造方法である。
このように、本発明では、タックフリー層に凹凸を形成する手段として、１μｍ以上１５μｍ以下の厚みのタックフリー層中に平均粒子径（フィラーは、多量の微小粒子や多量の微小薄片から構成されており、それら粒子の平均粒径として、本発明ではメジアン径を採用した。メジアン径は「Ｄ５０」と略す）が０．５μｍ以上の無機フィラーを含有させ、タックフリー層の表面に、無機フィラーによる凸部と、凸部間に凹部とが形成されており、投錨効果によって、タックフリー層と熱伝導性層との間の接着力が高められている。
本発明の熱伝導性シートは、熱伝導性層と、該熱伝導性層よりも粘着力が低いが粘着力を有するタックフリー層とが積層されているので、熱伝導性シートを用いて電子部品と放熱部品等の他の部品とを組み立てる際のワーク性が向上しており、電子部品を部品から剥離させる際に、熱伝導性層とタックフリー層との間の界面破壊、即ち、層間剥離が発生せずに剥離出来るようになっており、従って、一旦組み立てた物を組み立て直すリワーク性が向上する。
以下、本発明を詳細に説明する。図１の符号１０は、本発明の多層型熱伝導性シートを示している。
この多層型熱伝導性シート１０は、タックフリー層１１と、タックフリー層１１よりも粘着力が強い熱伝導性層１２とを有している。
この多層型熱伝導性シート１０は、タックフリー層１１と、タックフリー層１１よりも粘着力が強い熱伝導性層１２とを有している。
タックフリー層１１と熱伝導性層１２とは、互いに片面が接触して互いに貼付された状態になっている。ここで、互いに貼付された面を接着面２６、２７とすると、タックフリー層１１は、接着面２６の反対側の面は露出されており、熱伝導性層１２の接着面２７とは反対側の面には、剥離フィルム１３が貼付されている。
多層型熱伝導性シート１０の製造工程を説明すると、先ず、ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂と、無機フィラーとを含有するタックフリー層原料液を作成し、図２(ａ)に示すように、台３１の上にバーコーター機で塗布して乾燥し、柔軟性を有するタックフリー層１１を得る。
タックフリー層１１は、乾燥後の膜厚が、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲に成るように、塗布、乾燥されている。
タックフリー層１１は、乾燥後の膜厚が、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲に成るように、塗布、乾燥されている。
同図(ａ)中の符号２２は、無機フィラーであり、熱可塑性樹脂２１中に分散されている。無機フィラー２２の熱可塑性樹脂２１に対する割合は、重量比で５／９５以上にされている。
無機フィラー２２は、平均粒子径（Ｄ５０)が、０．５μｍ以上のものが用いられており、無機フィラー２２の径が、タックフリー層１１の膜厚に対して無視できない程度の大きさになっている。
無機フィラー２２は、平均粒子径（Ｄ５０)が、０．５μｍ以上のものが用いられており、無機フィラー２２の径が、タックフリー層１１の膜厚に対して無視できない程度の大きさになっている。
従って、タックフリー層１１の熱可塑性樹脂２１が形成する表面のうち、平坦な部分の表面を熱可塑性樹脂表面とすると、一部の無機フィラー２２は、熱可塑性樹脂２１で覆われた状態で、熱可塑性樹脂２１表面から上部が突き出されており、熱可塑性樹脂２１には、無機フィラー２２による凸部と、凸部間の凹部とが形成され、上記の無機フィラー２２の粒子径と含有量は、タックフリー層１１の接着面２６が、ベック平滑度試験機（JIS8119:1998)によってタックフリー層１１の接着面２６の平滑度を測定したときに、測定する際に排出される空気量１ミリリットルが、タックフリー層１１の表面に形成された凸部及び凹部を通過する時間が、２０秒以上３００秒以下の範囲の時間になるようにされている。ここで、ベック平滑度の測定では、測定された秒数の大きい方が空気の移動に時間がかかったことを意味し、それは測定領域が平滑であることを意味している。すなわち、３００秒以下であることはタックフリー層１１が熱伝導性層１２との密着を高めるためにある程度の凹凸が形成されていることを意味している。また、ベック平滑度が２０秒を下回る場合、無機フィラー２２の配合量が超過傾向にあり、そのためタックフリー層１１自体が脆弱となり、本発明の目的に適しない。
次に、同図(ｂ)に示すように、光重合性を有するアクリル系化合物と、熱伝導性フィラーとを含有する熱伝導性層原料液を塗布器３３からタックフリー層１１の表面に塗布し、バー３４によって塗布した熱伝導性層原料液１５を平滑し、表面が平坦な平坦化層１７を得る。
下層のタックフリー層１１の凹部分は、平坦化層１７を構成する熱伝導性層原料液１５によって充填され、また、タックフリー層１１の凸部分は、平坦化層１７を構成する熱伝導性層原料液１５によって覆われている。
下層のタックフリー層１１の凹部分は、平坦化層１７を構成する熱伝導性層原料液１５によって充填され、また、タックフリー層１１の凸部分は、平坦化層１７を構成する熱伝導性層原料液１５によって覆われている。
熱伝導性層原料液１５には、可塑剤と、硬化剤と、光重合開始剤とが含有されており、タックフリー層１１上の平担化層１７に透明な剥離フィルムを貼付した後、剥離フィルム側と、反対側のタックフリー層１１側の両方から光を照射し、平坦化層１７中の光重合性を有する化合物を重合させると、図１に示す多層型熱伝導性シート１０が得られる。この多層型熱伝導性シート１０は、柔軟性を有している。
図１中の符号１２は、光硬化によって平坦化層１７から形成された熱伝導性層を示しており、熱伝導性層１２は、タックフリー層１１よりも膜厚は厚く形成されており、柔軟性を有している。符号１３は、剥離フィルムを示している。
この多層型熱伝導性シート１０では、タックフリー層１１の接着面２６に凸部分と凹部分とが形成され、熱伝導性層１２の接着面２７に凹部分と凸部分が形成され、タックフリー層１１と熱伝導性層１２の凹部と凸部とが、互いに嵌合してタックフリー層１１と熱伝導性層１２との間に投錨効果が得られているので、タックフリー層１１と熱伝導性層１２との間の接着力が高められており、それに対し、タックフリー層１１の接着面２６と反対側の面の接着力は高められずに済んでいる。
上記製造方法では、タックフリー層１１上へ熱伝導性層原料液１５を塗布していたが、それとは異なり、予めタックフリー層１１と、熱伝導性層１２とを作成しておき、図３に示すように、ローラー３５ａ、３５ｂの間に、接着面２６、２７が露出するタックフリー層１１と熱伝導性層１２とを挟み、タックフリー層１１と熱伝導性層１２との接着面２６、２７同士を密着させて、タックフリー層１１と熱伝導性層１２とを互いに貼付してもよい。熱伝導性層１２の接着面２７とは反対側の表面には剥離フィルム１３を貼付して、ローラー３５ａ、３５ｂで挟むようにするとよい。
このようにして製造された多層型熱伝導性シート１０は、細長のテープ状であり、リールに巻き回して保管することができる。巻き回した多層型熱伝導性シート１０は、熱伝導性層１２側に貼付された剥離フィルム１３を剥がし、電子部品とヒートシンクとの組み立てに使用する。
この多層型熱伝導性シート１０は、熱伝導性層１２が接触される前のタックフリー層１１の表面は、ベック平滑度が２０秒以上３００秒以下の範囲にされており、凹凸が形成されることでベック平滑度が低くされることによって、熱伝導性層１２とタックフリー層１１との間の接着力が、凹凸が形成されていないときの接着力よりも強くなるようにされている。従って、熱伝導性層１２とタックフリー層１１との間が、界面破壊によって剥離しにくいようにされている。
本発明の熱伝導性層１２とタックフリー層１１の成分については、多層型熱伝導性シート１０を用いて電子部品とヒートシンクとを組み立てる際のワーク性、および一旦組み立てたものを組み立て直すリワーク性を向上させる点から、熱伝導性層１２のアクリル系化合物としては、その硬化物であるアクリル系樹脂のガラス転移温度が、好ましくは−８０〜１５℃であるものが使用されている。
また、熱伝導性層１２に用いるアクリル系化合物としては、単官能（メタ）アクリレートモノマーを用いることができ、具体的な化合物には、２−エチルヘキシル、ラウリル、ｎ−ブチル、イソブチル、イソノニル、２−ヒドロキシエチル、４−ヒドロキシブチル等がある。
アクリル系化合物の中でも、アクリル酸２−エチルヘキシル、ラウリルアクリレートが好ましい。また、これらと共重合可能な、(メタ)アクリル酸、Ｎ−ビニルピロリドン、イタコン酸、テトラヒドロフルフリルアクリレート、エチル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、ブトキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等を１種以上混合して使用することができる。
また、熱伝導性層１２中のアクリル系化合物の硬化方法としては、上述したように、光重合開始剤や光架橋剤を使用し、紫外線を照射する場合は、長波長紫外線(波長３２０〜４００ｎｍ)を光重合開始剤の開裂に必要なエネルギー分だけ照射すると、紫外線照射により熱伝導性層１２が劣化することは問題とならない。
熱伝導性層１２が含有する熱伝導性フィラーとしては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、アルミニウム、銅、銀等の金属、アルミナ、マグネシア等の金属酸化物、窒化アルミ、窒化ホウ素、窒化珪素等の窒化物、カーボンナノチューブ等があり、それら一種の熱伝導性フィラーを含有させることができ、又は複数種の熱伝導性フィラーを混合して含有させることができる。
熱伝導性層１２が含有する熱伝導性フィラーの平均粒径は、０．５〜１００μmとすることが好ましく、特に、分散性と熱伝導性の点から、粒径が異なる熱伝導性フィラーを含有させることが好ましく、例えば、平均粒径３〜２０μmの小径のフィラーと、平均粒径２５〜１００μmの大径のフィラーを併用することが好ましい。
熱伝導性層１２における熱伝導性フィラーの含有量は、上述のアクリル系化合物によるモノマーユニット１００質量部に対して、好ましくは１００〜２０００質量部、より好ましくは３００〜１０００質量部である。熱伝導性フィラーの含有量が少なすぎると多層型熱伝導性シート１０の熱伝導性を十分に高めることができず、反対に多すぎると、多層型熱伝導性シート１０の柔軟性が低下するので好ましくない。
熱伝導性層１２に平均粒径の異なる２種の熱伝導性フィラーを使用する場合、小径のフィラーと大径のフィラーの配合比は１５：８５〜９０：１０とすることが好ましい。
熱伝導性層１２に平均粒径の異なる２種の熱伝導性フィラーを使用する場合、小径のフィラーと大径のフィラーの配合比は１５：８５〜９０：１０とすることが好ましい。
また、熱伝導性層１２には、アクリル系化合物のモノマーユニット１００質量部に対して、アジピン酸系、セバシン酸系、リン酸系、ヒマシ油系、オレイン酸系及びアクリル酸系から選ばれる１種以上の酸エステル系可塑剤を、２０質量部以上６０質量部以下含有するとよい。
具体的な化合物は、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジイソノニル等のアジピン酸系化合物、セバシン酸オクチル、セバシン酸ジイソデシル等のセバシン酸系化合物、リン酸トリクレシル等のリン酸系化合物、ヒマシ油やその誘導体、ステアリン酸やオレイン酸等の高級脂肪酸および誘導体、フタル酸ジブチル、フタル酸ジオクチル等のフタル酸系化合物、低分子量アクリルポリマー、ワックス、タッキファイアーなどから選ばれる可塑剤の１種以上を含有させることが好ましい。
熱伝導性層１２における可塑剤の含有量は、上述のアクリル系化合物によるモノマーユニット１００質量部に対して、好ましくは、２０〜８０質量部、より好ましくは３０〜７０質量部である。
この他、熱伝導性層１２には、必要に応じて、酸化防止剤、熱劣化防止剤、難燃剤、着色剤等を配合することができる。
この他、熱伝導性層１２には、必要に応じて、酸化防止剤、熱劣化防止剤、難燃剤、着色剤等を配合することができる。
熱伝導性層１２の層厚は、２００μｍ以上２５００μm以下の範囲であることが好ましい。薄すぎると被着体の凹凸に対する十分な追従性が得られず、厚すぎると硬化に時間を要することになり生産性が悪化する。
タックフリー層１１については、タックフリー層１１と熱伝導性層１２との接着強度が小さいものは、ワーク時やリワーク時の取扱いで層間が剥離するなどの不具合につながる恐れがある。取扱性を好適にするためにはＴ型剥離で０．６１Ｎ／２ｃｍ以上の接着力が必要であり、他方、引き剥がす際の作業性から、６Ｎ／２ｃｍ以下の接着力であることが好ましく、多層型熱伝導性シート１０を用いて電子部品とヒートシンクとを組み立てるときにべとつきはしないが、適度に低い粘着性を発揮するものとなり、ワーク性が向上すると共に、一旦組み立てた物を組み立て直すときのリワーク性も向上する。
タックフリー層１１の接着面２６とは反対側の面の接着力を必要な値よりも大きくしないために、タックフリー層１１を形成する樹脂は、ガラス転移温度の下限の温度は６０℃であり、より好ましくは下限の温度は７０℃である。
ガラス転移温度を６０℃以上にすることにより、タックフリー層１１の接着面２６とは反対側の面のプローブタックを３０ｋＮ／ｍ2以下、特に２５ｋＮ／ｍ2以下とすることが可能となる。
ガラス転移温度を６０℃以上にすることにより、タックフリー層１１の接着面２６とは反対側の面のプローブタックを３０ｋＮ／ｍ2以下、特に２５ｋＮ／ｍ2以下とすることが可能となる。
一方、タックフリー層１１を形成する樹脂のガラス転移温度の上限については、タックフリー層１１に適度に低い粘着性を発揮させ、かつ熱伝導性層１２との接着強度を得る点から１１０℃以下とする。
また、タックフリー層１１を形成する熱可塑性樹脂は、熱伝導性層１２を形成するアクリル系化合物と非相溶性であることが好ましい。これにより、それぞれの層を塗布形成する塗工用組成物を重ね塗りして熱伝導性層１２とタックフリー層１１との積層物を形成しても、各層はそれらの界面で混ざりにくく、所期のタック性を得ることができる。
また、タックフリー層１１を形成する熱可塑性樹脂は、熱伝導性層１２を形成するアクリル系化合物と非相溶性であることが好ましい。これにより、それぞれの層を塗布形成する塗工用組成物を重ね塗りして熱伝導性層１２とタックフリー層１１との積層物を形成しても、各層はそれらの界面で混ざりにくく、所期のタック性を得ることができる。
タックフリー層１１を形成するために好ましい樹脂は、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲の熱可塑性樹脂であり、熱伝導性層１２を形成するアクリル系化合物と非相溶性の樹脂としては、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などを挙げることができる。また、これらの分子量は、数平均分子量で１００００〜５０００００が好ましい。
タックフリー層１１には、必要に応じて、メラミンシアヌレート等の有機系難燃剤、着色剤、硬化剤などの各種添加剤を含有させることができる。
タックフリー層１１には、必要に応じて、メラミンシアヌレート等の有機系難燃剤、着色剤、硬化剤などの各種添加剤を含有させることができる。
タックフリー層１１は、熱伝導性層１２よりも膜厚が薄くされているが、タックフリー層１１の層厚が薄すぎると強度が低下して破れると被着体が熱伝導性層１２に接触してしまい、厚すぎると多層型熱伝導性シート１０としての熱伝導性が不十分となるので、タックフリー層１１の層厚は、１μｍ以上１５μｍ以下の範囲が好ましく、３μｍ以上１５μｍ以下の範囲がより好ましい。
なお、多層型熱伝導性シート１０の熱伝導性としては、実用上、多層型熱伝導性シート１０の厚み方向の熱伝導率が、ＡＳＴＭ Ｄ５４７０に準拠した熱傾斜法による測定で１Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが必要とされるが、本発明によれば、１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、より好ましくは２Ｗ／ｍ・Ｋ以上とすることができる。
剥離フィルム１３には、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリオレフィン、グラシン紙等のフィルムの表面に剥離剤をコーティング処理したものを用いることができる。
剥離フィルム１３には、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリオレフィン、グラシン紙等のフィルムの表面に剥離剤をコーティング処理したものを用いることができる。
熱可塑性樹脂と無機フィラーとを、トルエン：ＭＥＫ＝１：１の混合溶剤に分散、溶解させ、固形分１０％のタックフリー層原料液を得た。
熱可塑性樹脂と無機フィラーの種類と名称、無機フィラーの平均粒子径(「フィラーＤ５０」の欄)、無機フィラーと熱可塑性樹脂との重量比率とを下記表１の実施例１〜６と比較例１〜４とに示す。
熱可塑性樹脂と無機フィラーの種類と名称、無機フィラーの平均粒子径(「フィラーＤ５０」の欄)、無機フィラーと熱可塑性樹脂との重量比率とを下記表１の実施例１〜６と比較例１〜４とに示す。
次に、タックフリー層原料液をバーコータで塗布して、乾燥機で９０℃に５分間維持して乾燥し、図２(ａ)に示すようなタックフリー層１１を得た。
タックフリー層１１の厚みは、下記表１中に示す。
タックフリー層１１の厚みは、下記表１中に示す。
成分が下記表２の熱伝導性層原料液を用意し、上記タックフリー層１１の表面上に１５００μｍの厚さになるように塗布し、透明剥離ＰＥＴから成る剥離フィルムを貼付した後、ケミカルランプの光を、剥離フィルム１３側と、反対側のタックフリー層１１側の両方から５分間照射し、タックフリー層１１と熱伝導性層１２とが積層された多層型熱伝導性シート１０を得た。
得られた実施例１〜６、比較例１〜４の多層型熱伝導性シート１０のタックフリー層１１と熱伝導性層１２との間の接着力を、Ｔ型剥離試験器によって、測定した。
また、実施例１〜６、比較例１〜４の多層型熱伝導性シート１０の９．５ｍｍ×１３ｍｍの個片を、剥離フィルム１３を剥離して、清浄なアルミ板に熱伝導性層１２側の面を貼り付け、１ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で１０分間圧着させた後、該個片をアルミ板から剥がした。すなわち、多層型熱伝導性シート１０を屈曲させながら剥がすことになるが、その際にタックフリー層１１と熱伝導性層１２の間に生じる浮き、すなわち界面破壊に基づく剥がれの有無を目視により観察した。
また、実施例１〜６、比較例１〜４の多層型熱伝導性シート１０の９．５ｍｍ×１３ｍｍの個片を、剥離フィルム１３を剥離して、清浄なアルミ板に熱伝導性層１２側の面を貼り付け、１ｋｇｆ／ｃｍ2の圧力で１０分間圧着させた後、該個片をアルミ板から剥がした。すなわち、多層型熱伝導性シート１０を屈曲させながら剥がすことになるが、その際にタックフリー層１１と熱伝導性層１２の間に生じる浮き、すなわち界面破壊に基づく剥がれの有無を目視により観察した。
タックフリー層１１の熱伝導性層１２を接触させる接着面２６のベック平滑度は、測定されており、これらの測定結果を、下記表３に示す。ベック平滑度の測定空気量は１ｍｌである。
表３中、“○”はタックフリー層と熱伝導性層の層間で剥がれが確認できなかったことを示し、“×”は層間の剥がれが確認されたことを示す。
表３から、ベック平滑度は、３００秒以下、特に、２７０秒以下であることが必要なことが分かる。
表３から、ベック平滑度は、３００秒以下、特に、２７０秒以下であることが必要なことが分かる。
ベック平滑度の秒数が少なすぎると、タックフリー層１１の強度が低下するため、２０秒以上が望ましい。
実施例１〜６は、比較例１〜４よりも、タックフリー層１１と熱伝導性層１２との間の接着力が強くなっており、界面破壊による剥離は生じていない。
なお、T型剥離試験器は、「ＲＴＧ-１２２５」：オリエンテック社製であり、引張速度は５００ｍｍ／分、サンプル幅は２ｃｍである。
実施例１〜６は、比較例１〜４よりも、タックフリー層１１と熱伝導性層１２との間の接着力が強くなっており、界面破壊による剥離は生じていない。
なお、T型剥離試験器は、「ＲＴＧ-１２２５」：オリエンテック社製であり、引張速度は５００ｍｍ／分、サンプル幅は２ｃｍである。
１０……多層型熱伝導性シート
１１……タックフリー層
１２……熱伝導性層
１３……剥離フィルム
２１……熱可塑性樹脂
２２……無機フィラー
１１……タックフリー層
１２……熱伝導性層
１３……剥離フィルム
２１……熱可塑性樹脂
２２……無機フィラー
Claims (10)
- 互いに接触する熱伝導性層とタックフリー層とを有する多層型熱伝導性シートにおいて、
前記熱伝導性層はバインダー樹脂を含有し、
前記タックフリー層は、
ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂と、
メジアン径が０．５μｍ以上の無機フィラーとを含有し、
前記タックフリー層の厚みは３μｍ以上１５μｍ以下の範囲にあり、
前記熱伝導性層と前記タックフリー層とが互いに接触する際には、前記タックフリー層の表面粗度は、ベック平滑度において２０秒以上３００秒以下の範囲にされた多層型熱伝導性シート。 - 前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にされた請求項１記載の多層型熱伝導性シート。
- 前記熱伝導性層に含有されるバインダー樹脂は、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有し、
前記タックフリー層に含有される前記熱可塑性樹脂は、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある請求項１又は請求項２のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シート。 - 前記熱可塑性樹脂は、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂である請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シート。
- 前記タックフリー層を形成する樹脂が、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シート。
- タックフリー層と、熱伝導性層とが接触して配置された多層型熱伝導性シートを製造する製造方法であって、
ガラス転移温度が６０℃以上である熱可塑性樹脂に、メジアン径が０．５μｍ以上の無機フィラーを含有させ、前記無機フィラーの一部が前記熱可塑性樹脂の層から突き出され、ベック平滑度が２０秒以上３００秒以下の範囲にされた接着面を有する前記タックフリー層を形成するタックフリー層形成工程と、
前記タックフリー層の前記接着面に、バインダー樹脂を含有する前記熱伝導性層を接触させて配置する熱伝導性層配置工程と、
を有する多層型熱伝導性シートの製造方法。 - 前記タックフリー層中の前記無機フィラーと前記熱可塑性樹脂との重量比は１：９以上にする請求項６記載の多層型熱伝導性シートの製造方法。
- 前記バインダー樹脂には、ガラス転移温度が−８０℃以上１５℃以下の温度範囲にあるアクリル系樹脂を含有させ、
前記熱可塑性樹脂には、ガラス転移温度が６０℃以上１１０℃以下の範囲にある樹脂を用いる請求項６又は請求項７のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シートの製造方法。 - 前記熱可塑性樹脂には、前記バインダー樹脂とは相溶性を有さない樹脂を用いる請求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シートの製造方法。
- 前記タックフリー層を形成する樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂、ポリエステル樹脂及びウレタン樹脂から選択する請求項６乃至請求項９のいずれか１項記載の多層型熱伝導性シートの製造方法。
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