JPWO2015046253A1 - 熱伝導性接着シート、その製造方法及びそれを用いた電子デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
また、このような電子デバイスの中で、熱電変換デバイスにおいては、上述した放熱の制御にかかるものではあるが、熱電素子の片面に付与された熱を、熱電素子の内部の厚み方向に温度差が大きくなるように制御すると、得られる電力が大きくなることから、シート状の放熱部材を用いて特定の方向に選択的に放熱を制御する(熱電素子の内部に温度差を効率良く付与する)検討がなされている。特許文献1では、図7に示すような構造を有する熱電変換素子が開示されている。すなわち、P型熱電素子41とN型熱電素子42とを直列に接続し、その両端部に熱起電力取り出し電極43を配置し、熱電変換モジュール46を構成し、該熱電変換モジュール46の両面に2種類の熱伝導率の異なる材料で構成された柔軟性を有するフィルム状基板44、45を設けたものである。該フィルム状基板44、45には、前記熱電変換モジュール46との接合面側に熱伝導率の低い材料(ポリイミド)47、48が設けられ、前記熱電変換モジュール46の接合面と反対側に、熱伝導率の高い材料(銅)49、50がフィルム状基板44、45の外面の一部分に位置するように設けられている。特許文献2では、図8に示す構造を有する熱電変換モジュールが開示されており、低熱伝導率の部材51、52に高熱伝導率部材を兼ねる電極54が埋め込まれ、それらが、熱電素子53に対し、導電性接着剤層55及び絶縁性接着剤層56を介し配置されている。
すなわち、本発明は、以下の(1)〜(12)を提供するものである。
(1)高熱伝導部と低熱伝導部とを含む基材と接着剤層を含む熱伝導性接着シートであって、該基材の一方の面に接着剤層が積層され、かつ該基材の他方の面が、該低熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面と、該高熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面とで構成、もしくは該高熱伝導部と該低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成していることを特徴とする熱伝導性接着シート。
(2)前記高熱伝導部と前記低熱伝導部とが、それぞれ独立に前記基材のすべての厚みを構成している上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(3)前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部が樹脂組成物から形成される上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(4)前記高熱伝導部を構成する前記樹脂組成物に熱伝導性フィラー及び/又は導電性炭素化合物を含む上記(3)に記載の熱伝導性接着シート。
(5)前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物、金属窒化物、及び金属からなる群より選択される少なくとも1種を含む上記(4)に記載の熱伝導性接着シート。
(6)前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物と金属窒化物とを含む上記(4)に記載の熱伝導性接着シート。
(7)前記導電性炭素化合物が、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、及びカーボンナノファイバーからなる群より選択される少なくとも1種を含む上記(4)に記載の熱伝導性接着シート。
(8)前記基材の高熱伝導部の熱伝導率が1.0(W/m・K)以上、かつ低熱伝導部の熱伝導率が0.5(W/m・K)未満である上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(9)前記基材の厚みに対する前記接着剤層の厚みの比率(接着剤層/基材)が、0.005〜1.0である上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(10)前記接着剤層がシリコーン系接着剤を含む上記(1)に記載の熱伝導性接着シート。
(11)上記(1)に記載の熱伝導性接着シートを積層した電子デバイス。
(12)上記(1)に記載の熱伝導性接着シートを製造する方法であって、剥離可能な支持基材上に、樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、樹脂組成物から形成される低熱伝導部とから基材を形成する工程、及び該基材に接着剤層を積層する工程を含むことを特徴とする熱伝導性接着シートの製造方法。
本発明の熱伝導性接着シートは、高熱伝導部と低熱伝導部とを含む基材と接着剤層を含む熱伝導性接着シートであって、該基材の一方の面に接着剤層が積層され、かつ該基材の他方の面が、該低熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面と、該高熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面とで構成、もしくは該高熱伝導部と該低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成していることを特徴としている。
本発明の熱伝導性接着シートの構成等を、図面を使用して説明する。
基材は、熱伝導率が互いに異なる高熱伝導部と低熱伝導部とから構成される。
図1に本発明の熱伝導性接着シートの斜視図の一例を示す。熱伝導性接着シート1は、高熱伝導部4a、4bと低熱伝導部5a、5bとを含む基材7と接着剤層8から構成され、高熱伝導部と低熱伝導部は、交互に配置されている。すなわち、基材7の一方の面に接着剤層8が積層され、かつ基材7の他方の面が、低熱伝導部5a、5bの接着剤層8と接する面とは反対側の面と、高熱伝導部4a、4bの接着剤層8と接する面とは反対側の面とで構成されている。
熱伝導性接着シート1の基材7を構成する高熱伝導部と低熱伝導部の配置(以下、厚みの構成ということがある。)は、以下に述べるように、特に制限されない。
図2に本発明の熱伝導性接着シートの断面図(配置を含む)の種々の例を示す。図2の(a)は、図1の断面図であり、高熱伝導部4と低熱伝導部5とがそれぞれ独立に基材7のすべての厚みを構成している。また、図2の(b)〜(g)は、高熱伝導部4と低熱伝導部5の少なくともどちらかが基材の厚みの一部分を構成している。具体的には、図2の(b)、(d)は、低熱伝導部5が基材7の厚みの一部分を構成し、基材7の接着剤層8と接する面は、高熱伝導部4のみから形成されている。さらに、図2の(c)、(e)は、高熱伝導部4が基材7の厚みの一部分を構成し、基材7の接着剤層8と接する面は、低熱伝導部5のみから形成されている。図2の(f)は、高熱伝導部4が基材7の厚みの一部分を構成し、基材7の接着剤層8と接する面は、高熱伝導部4と低熱伝導部5の両方で形成されており、基材7の接着剤層8と接する面とは反対側の面は、低熱伝導部5のみから形成されている。図2の(g)は、低熱伝導部5が基材7の厚みの一部分を構成し、基材7の接着剤層8と接する面は、高熱伝導部4と低熱伝導部5の両方で形成されており、基材7の接着剤層8と接する面とは反対側の面は、高熱伝導部4のみから形成されている。基材7の厚みの構成は、適用する電子デバイスの仕様に合わせ、適宜選択することができる。例えば、熱を特定の方向に選択的に放熱するという観点から、例えば、図2の(a)〜(g)の厚みの構成を選択することが好ましく、高熱伝導部と低熱伝導部とが、それぞれ独立に基材のすべての厚みを構成している、すなわち、(a)の厚みの構成がさらに好ましい。また、電子デバイスの内部から発生する熱を外部に効率的に放熱する観点から、例えば、図2の(a)〜(g)の厚みの構成を電子デバイスの仕様に合わせ選択することができる。この際、例えば、高熱伝導部の体積を大きく、かつ適用するデバイス面に対向する面積を大きくする構成にすることで、放熱量を、効率的に制御できるため好ましい。
高熱伝導部は、樹脂組成物、金属等から形成されるが、柔軟性の優れる基材が得られることから、樹脂組成物から形成されることが好ましい。前記高熱伝導部の形状は、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明における高熱伝導部は、後述する低熱伝導部よりも熱伝導率が高いほうをいう。
本発明に用いる樹脂は、特に限定されないが、電子部品分野等で使用されているものの中から任意の樹脂を適宜選択することができる。
以下、熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物を「熱伝導率調整用物質」ということがある。
熱伝導性フィラーとしては、特に制限はないが、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化マグネシウム、窒化ホウ素等の金属窒化物、銅、アルミニウム等の金属から選ばれる少なくとも1種類、また、導電性炭素化合物としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ(CNT)、グラフェン、カーボンナノファイバー等から選ばれる少なくとも1種類が好ましい。これらの熱伝導性フィラー及び導電性炭素化合物は、1種単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、熱伝導率調整用物質としては、熱伝導性フィラーが好ましい。また、熱伝導性フィラーとしては、金属酸化物と金属窒化物とを含むことがより好ましい。さらに、熱伝導性フィラーとして金属酸化物と金属窒化物とを含む場合、金属酸化物と金属窒化物との質量比率は、10:90〜90:10が好ましく、20:80〜80:20がより好ましく、50:50〜75:25がさらに好ましい。
熱伝導率調整用物質の形状は、特に制限されるものではないが、適用するデバイス、素子等に貼付した際に、それらの接触又は機械的損傷により、電子デバイス、素子等の電気特性等が損なわれない形状であればよく、例えば、板状(鱗片状を含む)、球状、針状、棒状、繊維状のいずれでもよい。
高熱伝導部には、必要に応じて適宜な範囲内で、例えば、光重合開始剤、架橋剤、充填剤、可塑剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料や染料等の着色剤、粘着付与剤、帯電防止剤、カップリング剤等の添加剤が含まれていてもよい。
低熱伝導部の形状は、前記高熱伝導部の形状と同様、特に制限はなく、後述する電子デバイス等の仕様に応じて、適宜変更することができる。ここで、本発明の低熱伝導部は、前記高熱伝導部よりも熱伝導率が低いほうをいう。
なお、前記高熱伝導部の熱伝導率より十分低ければ、該樹脂組成物中に熱伝導率調整用物質を含んでいてもよいが、前記高熱伝導部の熱伝導率との差を大きくするため、熱伝導率調整物質を含まないことがより好ましい。
低熱伝導部には、さらに前記高熱伝導部と同様、必要に応じて適宜な範囲内で、同種類の添加剤が含まれていてもよい。
高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、適用する電子デバイスの仕様により適宜調整して用いるが、通常、0.01〜3mm、好ましくは0.1〜2mm、さらに好ましくは0.5〜1.5mmである。この範囲であれば、熱を特定の方向に選択的に放熱することができる。また、高熱伝導部及び低熱伝導部のそれぞれの層の幅は、同じであっても異なっていてもよい。
高熱伝導部及び低熱伝導部の150℃における貯蔵弾性率は、前述した樹脂や、熱伝導率調整用物質の含有量により調整することができる。
なお、150℃における貯蔵弾性率は、動的弾性率測定装置[TAインスツルメント社製、機種名「DMA Q800」]により、初期温度を15℃、昇温速度3℃/minで150℃まで昇温させ、周波数11Hzにて測定された値である。
接着剤層を構成する接着剤としては、例えば、ゴム系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、シリコーン系接着剤、オレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤等の公知の接着剤が挙げられる。この中で、耐熱性に優れ、熱伝導率が高く、放熱性に優れるという観点からシリコーン系接着剤が好ましく用いられる。
熱伝導性接着シートは、接着剤層の表面に剥離シートを有していてもよい。剥離シートとしては、例えば、グラシン紙、コート紙、ラミネート紙などの紙及び各種プラスチックフィルムに、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの剥離剤をなどの剥離剤を塗付したもの等が挙げられる。該剥離シートの厚みについては特に制限はないが、通常20〜150μmである。本発明に用いる剥離シートに用いる支持基材としては、プラスチックフィルムを用いることが好ましい。
本発明の熱伝導性接着シートを積層した電子デバイスは、特に制限されないが、放熱等の熱制御の観点から、熱電変換デバイス、光電変換デバイス、大規模集積回路等の半導体デバイス等が挙げられる。特に、熱伝導性接着シートは、熱電変換モジュールに積層することで、熱を特定の方向へ選択的に放熱することができ、結果として熱電性能を向上させることができるため、熱電変換デバイスに好ましく用いられる。
なお、熱伝導性接着シートは、電子デバイスの片面に積層してもよく、両面に積層してあってもよい。電子デバイスの仕様にあわせて、適宜選択する。
以下、電子デバイスとして、熱電変換デバイスの場合を例にとって、説明する。
熱電変換デバイスとは、熱と電気との相互エネルギー変換を行う熱電変換素子の内部に温度差を付与することにより電力が得られる電子デバイスである。
図3は、本発明の熱伝導性接着シートを熱電変換モジュールに積層した際の熱電変換デバイスの一例を示す断面図である。図3に示した熱電変換デバイス10は、支持体上(図示せず)上に、P型材料からなる薄膜のP型熱電素子11、N型材料からなる薄膜のN型熱電素子12から構成される熱電変換素子を有し、さらに電極13を設けてなる熱電変換モジュール16と、該熱電変換モジュール16の第1面17に積層された熱伝導性接着シート1A、さらに前記第1面17とは反対側の第2面18に、積層された熱伝導性接着シート1Bから構成される。
上記のような構成をとることにより、熱伝導性接着シート1A及び熱伝導性接着シート1Bから、効率良く熱を拡散することができる。また、熱伝導性接着シート1Aの高熱伝導部14a、14bと、熱伝導性接着シート1Bの高熱伝導部14’a、14’b、14’cとが対向しないように、位置をずらして積層することで、熱を特定の方向に選択的に放熱させることができる。これにより、熱電変換モジュールに効率良く温度差を付与でき、発電効率の高い熱電変換デバイスが得られる。
前記熱電素子には、特に制限されないが、熱電変換モジュールにより電気エネルギーに変換される熱源の温度域において、ゼーベック係数の絶対値が大きく、熱伝導率が低く、電気伝導率が高い、いわゆる熱電性能指数の高い材料を使用することが好ましい。
なお、P型熱電素子11とN型熱電素子12の厚みは、特に限定されるものではなく、同じ厚みでも、異なる厚みでもよい。
本発明の熱伝導性接着シートの製造方法は、高熱伝導部と低熱伝導部とを含む基材と接着剤層から構成され、該基材の一方の面に接着剤層が積層され、かつ該基材の他方の面が該低熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面と、該高熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面とで構成、もしくは該高熱伝導部と該低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成している熱伝導性接着シートを製造する方法であって、剥離可能な支持基材上に、樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、樹脂組成物から形成される低熱伝導部とから基材を形成する工程、及び該基材に接着剤層を積層する工程を含むことを特徴とする。
剥離可能な支持基材上に、高熱伝導部及び低熱伝導部とを含む基材を形成する工程である。
剥離可能な支持基材として、前述した熱伝導性接着シートの接着剤層の表面に有する剥離シートと同一のものを用いることができ、グラシン紙、コート紙、ラミネート紙などの紙及び各種プラスチックフィルムが挙げられる。この中で、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などの剥離剤を塗付したプラスチックフィルムが好ましい。
剥離剤の塗布方法は、公知の方法を用いることができる。
高熱伝導部を形成する工程である。高熱伝導部は、樹脂組成物を用いて支持基材上、又は支持基材上及び低熱伝導部上に形成される。樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、例えば、ステンシル印刷、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。
本発明に用いる樹脂組成物において、熱硬化性樹脂を使用した場合の硬化条件としては、使用する組成物により適宜調整されるが、80℃〜150℃が好ましく、より好ましくは90℃〜120℃である。また、必要に応じて、硬化は加圧しながら行うこともできる。
また、光硬化性樹脂を使用した場合は、例えば、低圧水銀灯、中圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、キセノンランプ等を用い、紫外線により硬化させることができる。光量として、通常100〜1500mJ/cm2である。
低熱伝導部を形成する工程である。低熱伝導部は、前述した樹脂組成物を用いて、支持基材上、又は支持基材上及び高熱伝導部上に形成される。樹脂組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではなく、高熱伝導部の形成と同様、例えば、ステンシル印刷、ディスペンサー、スクリーン印刷法、ロールコート法、スロットダイ等の公知の方法により形成すればよい。また、硬化方法に関しても、高熱伝導部の硬化方法と同様である。
なお、高熱伝導部及び低熱伝導部の形成順序は、特に制限されない。パターン形状、電子デバイスの仕様等により、適宜選択すればよい。
前記基材形成工程で得られた基材に、接着剤層を積層する工程である。
接着剤層の形成は、公知の方法で行うことができ、前記基材に直接形成してもよいし、予め剥離シート上に形成した接着剤層を、前記基材に貼り合わせて、接着剤層を基材に転写させて形成してもよい。
(a)熱伝導性接着シートの熱伝導率測定
熱伝導率測定装置(EKO社製、HC−110)を用いて、熱伝導率を測定した。
得られた熱伝導性接着シートの剥離シートを剥離して露出した接着剤層を、図5に示したように、ソーダガラス(大きさ50mm×50mm、厚み0.5mm)からなる被着体2の上面に貼付した後、もう一方の側の剥離可能な支持基材を剥離した。次いで、被着体2の下面を75℃で1時間加熱し温度を安定させた後、被着体2の上面に付けたK熱電対(クロメルアルメル)により被着体の温度を測定した。なお、熱電対は、高熱伝導部及び低熱伝導部に対応する部分の被着体上(測定箇所:図5において、A、B、C、D)に設けられており、1秒毎に5分間熱電対の温度を測定し、得られた各点での平均値を算出した。
図6の一部に示すように、支持体36上に、P型熱電素子31(P型のビスマス−テルル系熱電半導体材料)とN型熱電素子32(N型のビスマス−テルル系熱電半導体材料)とを、それぞれ同一サイズ(幅1.7mm×長さ100mm、厚み0.5mm)となるように配置するとともに、両方の熱電素子及び熱電素子間に銅電極(銅電極33a:幅0.15mm×長さ100mm、厚み0.5mm;銅電極33b:幅0.3mm×長さ100mm、厚み0.5mm;銅電極33c:幅0.15mm×長さ100mm、厚み0.5mm)を設け、熱電変換モジュール37を作製した。
実施例、比較例で得られた熱電変換デバイスの下面38(図6参照)をホットプレートで75℃に加熱し、反対側の上面39(図6参照)を25℃に冷却した状態で、そのまま1時間保持し、温度を安定させた後、熱起電力V(V)、電気抵抗R(Ω)を測定した。出力P(W)は、測定した熱起電力Vと電気抵抗Rを用い、P=V2/Rにより算出した。
(1)熱伝導性接着シートの作製
ポリイミドを含有する溶液(日産化学株式会社製、サンエバー150)をN-メチルピロリドンで希釈して15質量%溶液を調製し、ポリイミド100質量部に対して、熱伝導性フィラーとして、窒化ホウ素(昭和電工社製、「アルナビーズCB−A20S」、平均粒子径20μm)40質量部、とアルミナ(昭和電工社製、「ショウビーエヌ UHP−2」、平均粒子径12μm)20質量部を添加し、自転・公転ミキサー(THINKY社製、「ARE−250」)を用いて混合分散し、高熱伝導部形成用の樹脂組成物を調製した。
一方、ポリイミドを含有する溶液(日産化学株式会社製、サンエバー150)をN-メチルピロリドンで希釈した15質量%溶液を低熱伝導部形成用の樹脂組成物として用いた。
次に、剥離可能な支持基材(リンテック社製、「SP−PET382150」)の剥離処理された面に、前記高熱伝導部形成用の樹脂組成物を、ディスペンサー(武蔵エンジニアリング社製、「ML−808FXcom−CE」)を用いて塗布し、90℃で1分間乾燥させ溶媒を除去することで、ストライプ状パターン(幅1mm×長さ100mm、厚み50μm、パターン中心間距離2mm)に高熱伝導部34を形成した。さらに、その上からアプリケータを用いて、低熱伝導部形成用の樹脂組成物を塗布し、120℃で1分間乾燥させ、該高熱伝導部のストライプ状パターン間に、高熱伝導部と同じ厚みの低熱伝導部35を形成することで、基材を得た。なお、高熱伝導層部34上には、低熱伝導部35が形成されていないことを確認した。高熱伝導部34と低熱伝導部35の厚みの差の絶対値は0μmであった。
一方、剥離シート(リンテック社製)の剥離処理された面に、シリコーン系接着剤を塗布し、90℃で1分乾燥させ、厚み10μmの接着剤層40を形成した。
接着剤層40と基材を貼り合わせ、剥離シートおよび剥離可能な支持基材で挟持された図2(a)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。前記基材の接着剤層と接する面とは反対側の面において、高熱伝導部34と低熱伝導部35との段差は実質的に存在しなかった。
なお、高熱伝導部の150℃における貯蔵弾性率は4.2MPa、低熱伝導部の150℃における貯蔵弾性率は0.2MPaであった。
得られた熱伝導性接着シート2枚を、剥離シートおよび剥離可能な支持基材を剥離除去して、図6に示すように、熱電変換モジュール37の熱電素子が形成された側の面と支持体36側の面にそれぞれ積層し、両面に熱伝導性接着シートが積層された熱電変換デバイスを作製した。
高熱伝導部の形成において、窒化ホウ素とアルミナの代わりに、熱伝導率調整用物質として導電性炭素化合物であるカーボンナノチューブ(Nano−C社製、SWCNT)を用いて基材を作製したこと以外は、実施例1と同様に熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。高熱伝導部と低熱伝導部の厚みの差の絶対値は0μmであった。また、前記基材の接着剤層と接する面とは反対側の面において、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は実質的に存在しなかった。
なお、高熱伝導部の150℃における貯蔵弾性率は4.0MPa、低熱伝導部の150℃における貯蔵弾性率は0.2MPaであった。
実施例1で用いた前記高熱伝導部形成用の樹脂組成物を用いて、実施例1と同様に、剥離可能な支持基材の剥離処理された面に、ストライプ状パターン(幅1mm×長さ100mm、厚み50μm、パターン中心間距離2mm)に、高熱伝導部を形成した。
次いで、その上に実施例1で用いた低熱伝導部形成用の樹脂組成物を塗布し、120℃で1分乾燥させ、75μmの厚みの低熱伝導部を形成し、基材を作製した。該高熱伝導部のストライプ状パターン間に厚み75μmの低熱伝導部が形成され、該高熱伝導部上には厚み25μmの低熱伝導部が形成される構成であった。高熱伝導部と低熱伝導部の厚みの差の絶対値は25μmであった。さらに、実施例1と同様に接着剤層を積層し、図2(c)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。また、前記基材の接着剤層と接する面とは反対側の面において、高熱伝導部と低熱伝導部との段差は実質的に存在しなかった。
得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
実施例3で得た基材から剥離可能な支持基材を剥離し、露出した面と接着剤層を貼り合わせて、図2(f)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートの基材の接着剤層と接する面とは反対側の面は、すべて低熱伝導部で構成されていた。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
基材内の高熱伝導部と低熱伝導部の構成を逆に、すなわち、高熱伝導部を低熱伝導部に、低熱伝導部を高熱伝導部にしたこと以外は、実施例3と同様にして、図2(b)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
基材内の高熱伝導部と低熱伝導部の構成を逆にしたこと以外は、実施例4と同様にして、図2(g)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
実施例1で用いた前記高熱伝導部形成用の樹脂組成物を用いて、実施例1と同様に、剥離可能な支持基材の剥離処理された面に、ストライプ状パターン(幅1mm×長さ100mm、厚み50μm、パターン中心間距離2mm)に、高熱伝導部を形成した。
次いで、剥離可能な支持基材の剥離処理された面に、実施例1で用いた前記低熱伝導部形成用の樹脂組成物を塗布し、120℃で1分乾燥させ、25μmの厚みの低熱伝導部を形成した。
次いで、低熱伝導部と高熱伝導部を貼り合わせて基材を作製した。得られた基材は、厚み25μmの低熱伝導部上に、厚み50μmのストライプ状パターンの高熱伝導部が積層された構成であった。さらに、実施例1で用いた接着剤層を、該ストライプ状パターンを有しない低熱伝導部の反対側の面に積層し、図2(e)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
基材内の高熱伝導部と低熱伝導部の構成を逆にしたこと以外は、実施例7と同様にして、図2(d)に示す構成の熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
PGSグラファイトシート(パナソニックデバイス社製、熱伝導率:1950(W/m・K)、厚み:100μm)を基材として用いて、実施例1と同様に接着剤層を積層し、熱伝導性接着シートを作製した。得られた熱伝導性接着シートを用いて、実施例1と同様に熱電変換デバイスを作製した。
被着体に熱伝導性接着シートを貼付せず、温度差の測定を行った。また、熱電変換モジュール37に熱伝導性接着シートを積層せず、電子デバイス評価を行った。
2:被着体
4,4a,4b:高熱伝導部
5,5a,5b:低熱伝導部
6:温度差測定部
7:基材
8:接着剤層
10:熱電変換デバイス
11:P型熱電素子
12:N型熱電素子
13:電極(銅)
14a,14b:高熱伝導部
14’a,14’b,14’c:高熱伝導部
15a,15b,15c:低熱伝導部
15’a,15’b:低熱伝導部
16:熱電変換モジュール
17:16の第1面
18:16の第2面
19:支持体
20:接着剤層
30:熱電変換デバイス
31:P型熱電素子
32:N型熱電素子
33a,33b,33c:電極(銅)
34:高熱伝導部
35:低熱伝導部
36:支持体
37:熱電変換モジュール
38:熱電変換デバイス30の下面
39:熱電変換デバイス30の上面
40:接着剤層
41:P型熱電素子
42:N型熱電素子
43:電極(銅)
44:フィルム状基板
45:フィルム状基板
46:熱電変換モジュール
47,48:熱伝導率の低い材料(ポリイミド)
49,50:熱伝導率の高い材料(銅)
51,52:低熱伝導率の部材
53:熱電素子
54:電極(銅)
55:導電性接着剤層
56:絶縁性接着剤層
Claims (12)
- 高熱伝導部と低熱伝導部とを含む基材と、接着剤層を含む熱伝導性接着シートであって、該基材の一方の面に接着剤層が積層され、かつ該基材の他方の面が、該低熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面と、該高熱伝導部の該接着剤層と接する面とは反対側の面とで構成、もしくは該高熱伝導部と該低熱伝導部の少なくともどちらかが該基材の厚みの一部分を構成していることを特徴とする熱伝導性接着シート。
- 前記高熱伝導部と前記低熱伝導部とが、それぞれ独立に前記基材のすべての厚みを構成している請求項1に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記高熱伝導部及び前記低熱伝導部が樹脂組成物から形成される請求項1に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記高熱伝導部を構成する前記樹脂組成物に熱伝導性フィラー及び/又は導電性炭素化合物を含む請求項3に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物、金属窒化物、及び金属からなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項4に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記熱伝導性フィラーが、金属酸化物と金属窒化物とを含む請求項4に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記導電性炭素化合物が、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラフェン、及びカーボンナノファイバーからなる群より選択される少なくとも1種を含む請求項4に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記基材の高熱伝導部の熱伝導率が1.0(W/m・K)以上、かつ低熱伝導部の熱伝導率が0.5(W/m・K)未満である請求項1に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記基材の厚みに対する前記接着剤層の厚みの比率(接着剤層/基材)が、0.005〜1.0である請求項1に記載の熱伝導性接着シート。
- 前記接着剤層がシリコーン系接着剤を含む請求項1に記載の熱伝導性接着シート。
- 請求項1に記載の熱伝導性接着シートを積層した電子デバイス。
- 請求項1に記載の熱伝導性接着シートを製造する方法であって、剥離可能な支持基材上に、樹脂組成物から形成される高熱伝導部と、樹脂組成物から形成される低熱伝導部とから基材を形成する工程、及び該基材に接着剤層を積層する工程を含むことを特徴とする熱伝導性接着シートの製造方法。
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